HDMI数据的接收发送实验（五）

一、          概述

在上一章节我们介绍了hdmi的输入接口详情，和热插拔的工作原理，为了能使对方的HDMI读取EEPROM中的EDID数据，我们可以在FPGA模拟EEPROM的响应程序，介入EDID内容，再通过IIC协议将EDID内容传输给显示器。

二、          了解IIC通信协议

1、IIC介绍：

IIC（inter-Integrated Circuit）即集成电路总线，它是一种具有两线传输的串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年为了让主板、嵌入式系统或手机连接低速周边设备而发展，适用于数据量不大且传输距离短的场合。

IIC串行总线由两根信号线组成，一根是双向的数据线SDA，另一根是单向的时钟线SCL，在空闲状态时，SDA和SCL线都置‘1’，为高电平。

IIC为同步的半双工通信方式

2、  传输协议：

在空闲状态下，SCL及SDA都是置高的状态，当需要进行一次IIC传输时，由START信号指示当前数据传输开始，由STOP信号指示当前的数据传输结束，START信号的标识是在SCL高电平情况下，SDA信号由高变低 ，即视为START开始，STOP信号标识是在SCL高电平情况下，SDA信号由低变高，即视为STOP结束，START信号与STOP信号之间的信号流即为所传输信号。每传输一个字节数据需要九个时钟脉冲，前8个时钟用来传输数据，第九个时钟脉冲期间由对方反馈ACK应答。

3、数据有效性：

IIC进行传输时，数据data的改变必须在SCL信号为低电平时进行，在SCL为高电平时保持稳定，此时认为在SCL为高电平时的数据有效，其时序如下图所示：

图1

开始&结束信号：

 IIC传输的开始及结束如下图2所示，在SCL为高电平期间，SDA由高变低，即为start信号；在SCL为高电平期间，SDA信号由低变高，即为stop信号

图2

应答信号：

单片机发完8bit数据后就不再驱动总线了（SDA引脚变输入），而SDA和SDL硬件设计时都有上拉电阻，所以这时候SDA变成高电平。那么在第8个数据位，如果外接IIC设备能收到信号的话接着在第9个周期把SDA拉低，那么处理器检测到SDA拉低就能知道外接IIC设备数据已经收到。IIC数据从***位开始传输。响应的具体时间开始于第8个时钟下降沿后，结束于第9个时钟的下降沿后。再这一段时间内，SDA端口要保持高阻态，释放SDA，用于接收从器件的应答信号。SDA和SDL硬件设计时都有上拉电阻，默认为高电平，如果从器件正确接收到了8bit的数据，就会在第9个时钟周期将SDA拉低，SDA信号为低。如果从设备没有足球接收到8bit数据，不会讲SDA拉低，SDA将保持高电平，说明该8bit数据发送失败，主机会先发送停止信号，终止该次传输，然后重新启动一个新的数据传输。  

图3

4、  七位地址格式

数据的传输遵循图所示的格式。在起始条件（S）后，发送了一个从机地址。这个地址共有7位，紧接着的第8位是数据方向位（R/ W）---‘0’表示发送（写），‘1’表示发送请求数据（读）。数据传输一般由主机产生的停止位（P）终止。但是，如果主机仍然希望在总线上通讯，它可以产生重复起始条件（Sr）和寻址另一个从机，而不是首先产生一个停止条件。在这种传输中，可能有不同的读/写格式结合。注1：IIC总线协议中文手册 page 12、13

图4

可能的数据传输格式有：

l  主机发送器件地址+写指令-----主机发送数据，从机接收数据。（图5）

l  主机发送器件地址+读指令-----从机发送数据，主机接收数据。（图6）

l  当想要传输方向改变的时候，起始条件和发送的器件地址和寄存器地址都会重复，但传输方向取反。如果主机接收器发送一个重复起始条件，它之前应该发送了一个不响应信号。（图7）

图5

图6

图7

三、          总结

在本章节我们讲述了IIC的通信协议，并详细介绍了IIC的数据有效性、结束、开始信号、以及应答信号。数据的传输使用7位地址格式。通过本章节应该会对IIC协议有一个大概得了解，后边我们会讲解IIC的读写时序，并通过仿真验证IIC的数据传输流程。

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