I2C总线原理总结

1.I2C总线描述

I2C总线就Philips公司推出的串行总线标准(为二线制)。总线上扩展的外围器件及外设接口通过总线寻址，就具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。

2.I2C总线原理
SDA 串行数据线
SCL 串行时钟线
可发送接收数据
所有挂接在I2C总线上的器件和接口电路都应具有I2C总线接口，且所有的SDA/SCL同名端相连。总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号寻址，不需要片选线。

3.I2C总线优点
组成系统结构简单，芯片管脚数量少，无需片选信号；
I2C上的所有设备的SDA,SCL引脚必须外接上拉电阻。

4.典型的I2C总线系统结构

5.I2C总线器件的寻址方式
主器件在进行数据传输前需要通过寻址，选择需要通信的从器件。
I2C总线上所有的外围器件都需要有唯一的7位地址；
器件地址：4位，是I2C器件固有的地址编码，期间出厂时就已经给定，不可更改，如24C08 为1010。

引脚地址：3位，是由I2C总线外围器件的地址引脚(A2, A1, A0)决定，根据其在电路中接电源正极、接地或悬空的不同，形成不同的地址代码。、

6.I2C总线接口EEPROM存储器AT24C08

7.C51模拟I2C总线协议

典型的51系列单片机没有I2C总线接口，需要程序模拟I2C总线数据传输协议。

8.I2C总线数据操作

在I2C总线上，数据是伴随着时钟脉冲，一位一位地传送的，数据位由高到低传送，每位数据占一个时间脉冲。

1)开始信号
    时钟线SCL为高电平期间，数据SDA上高电平向电平变化的下降沿信号。起始信号出现后，才可以进行后续的I2C总线寻址或数据传输。

                                                                           

编程算法：

SCL = 1;
SDA = 1;
延时大于4.7us
SDA = 0;
延时大于4us
SCL= 0; //SCL为低电平时，SDA上数据才允许变化

2)终止信号
    时钟线SCL为高电平期间，数据线SDA上低电平到高电平变化的上升沿信号。终止信号一出现，所有的I2C总线操作都结束，并释放总线控制权。

                                                                           

编程算法：

SCL = 1;
SDA = 0;
延时大于4us
SDA = 1; //SDA的上升沿被认为是结束信号
延时大于4.7us
SDA = 0;
SCL = 0;

3) 应答信号

    I2C总线数据传送时，一个字节数据传送完毕后都需要由朱期间产生应答信号。主器件在第9个(传完1个字节的数据)时钟上释放数据总线SDA，使其处于高电平状态，此时从       期间输出低电平拉低数据总线SDA为应答信号。

                                                                            

   编程算法：

bit ack_bit;    
SDA = 1; //应在时钟脉冲的高电平期间(SCL=1)释放SDA线，以让SDA线转由接收设备控制
延时2个时钟脉冲
SCL = 1;
延时大于4us
ack_bit = SDA; //接收设备向SDA送电平表示是应答信号，已经接收到一个字节；若送高电平，表示没有接收到，传送异常，结束发送
SCL = 0;

9.I2C总线接口EEPROM操作流程(24C08)
(主发送从接受)
1) 主器件产生开始信号
2) 发送第一个字节为控制字节(前七位是从器件的地址片选信号，最低位是数据传送方向，高电平为读从器件，低电平为写从器件)
3) 发送一个选择从器件片内地址的字节，来决定开始读写数据的起始地址
4) 发送数据，可以是单字节也可以是一组数据
5) 从器件每接收到一个字节后，都返回一个应答信号
6) 主器件在应答时钟周期高电平期间释放SDA线(SDA上升沿，即终止信号),转由从器件控制，从器件在这个时钟周期的高电平期间必须拉低SDA线，并视之为低电平，作为有效的应答信号