I2C 總線協(xié)議的簡單總結(jié)

工作速率有100K和400K兩種；

支持多機(jī)通訊；

支持多主控模塊，但同一時(shí)刻只允許有一個(gè)主控；

由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線；

每個(gè)電路和模塊都有唯一的地址；

每個(gè)器件可以使用獨(dú)立電源

二. 基本工作原理:

以啟動信號START來掌管總線，以停止信號STOP來釋放總線；

每次通訊以START開始，以STOP結(jié)束；

啟動信號START后緊接著發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)，其中7位為被控器件的地址碼，一位為讀/寫控制位R/W,R. /W位為0表示由主控向被控器件寫數(shù)據(jù)，R/W為1表示由主控向被控器件讀數(shù)據(jù)；

當(dāng)被控器件檢測到收到的地址與自己的地址相同時(shí)，在第9個(gè)時(shí)鐘期間反饋應(yīng)答信號；

每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)在傳送時(shí)都是高位(MSB)在前；

寫通訊過程:

1. 主控在檢測到總線空閑的狀況下，首先發(fā)送一個(gè)START信號掌管總線；

2. 發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)(包括7位地址碼和一位R/W)；

3. 當(dāng)被控器件檢測到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時(shí)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(ACK)；

4. 主控收到ACK后開始發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

5. 被控器收到數(shù)據(jù)字節(jié)后發(fā)送一個(gè)ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

6. 主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個(gè)停止位STOP，結(jié)束整個(gè)通訊并且釋放總線；

讀通訊過程:

1. 主控在檢測到總線空閑的狀況下，首先發(fā)送一個(gè)START信號掌管總線；

2. 發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)(包括7位地址碼和一位R/W)；

3. 當(dāng)被控器件檢測到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時(shí)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(ACK)；

4. 主控收到ACK后釋放數(shù)據(jù)總線，開始接收第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

5. 主控收到數(shù)據(jù)后發(fā)送ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

6. 主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個(gè)停止位STOP，結(jié)束整個(gè)通訊并且釋放總線；

四. 總線信號時(shí)序分析

1. 總線空閑狀態(tài)

SDA和SCL兩條信號線都處于高電平，即總線上所有的器件都釋放總線，兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高；

2. 啟動信號START

時(shí)鐘信號SCL保持高電平，數(shù)據(jù)信號SDA的電平被拉低(即負(fù)跳變)。啟動信號必須是跳變信號，而且在建立該信號前必修保證總線處于空閑狀態(tài)；

3. 停止信號STOP

時(shí)鐘信號SCL保持高電平，數(shù)據(jù)線被釋放，使得SDA返回高電平(即正跳變)，停止信號也必須是跳變信號。

4. 數(shù)據(jù)傳送

SCL線呈現(xiàn)高電平期間，SDA線上的電平必須保持穩(wěn)定，低電平表示0(此時(shí)的線電壓為地電壓)，高電平表示1(此時(shí)的電壓由元器件的VDD決定)。只有在SCL線為低電平期間，SDA上的電平允許變化。

5. 應(yīng)答信號ACK

I2C總線的數(shù)據(jù)都是以字節(jié)(8位)的方式傳送的，發(fā)送器件每發(fā)送一個(gè)字節(jié)之后，在時(shí)鐘的第9個(gè)脈沖期間釋放數(shù)據(jù)總線，由接收器發(fā)送一個(gè)ACK(把數(shù)據(jù)總線的電平拉低)來表示數(shù)據(jù)成功接收。

6. 無應(yīng)答信號NACK

在時(shí)鐘的第9個(gè)脈沖期間發(fā)送器釋放數(shù)據(jù)總線，接收器不拉低數(shù)據(jù)總線表示一個(gè)NACK，NACK有兩種用途:

a. 一般表示接收器未成功接收數(shù)據(jù)字節(jié)；

b. 當(dāng)接收器是主控器時(shí)，它收到最后一個(gè)字節(jié)后，應(yīng)發(fā)送一個(gè)NACK信號，以通知被控發(fā)送器結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送，并釋放總線，以便主控接收器發(fā)送一個(gè)停止信號STOP。

五. 尋址約定

地址的分配方法有兩種:

1. 含CPU的智能器件，地址由軟件初始化時(shí)定義，但不能與其它的器件有沖突；

2. 不含CPU的非智能器件，由廠家在器件內(nèi)部固化，不可改變。

高7位為地址碼，其分為兩部分:

1. 高4位屬于固定地址不可改變，由廠家固化的統(tǒng)一地址；

2. 低三位為引腳設(shè)定地址，可以由外部引腳來設(shè)定(并非所有器件都可以設(shè)定)；