I2C总线

I2C总线

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简介

• I2C通信是一种半双工，串行，同步通信协议。
• I2C适用于近距离，低速设备间通信。
• 硬件只有2跟线：
  • SDA 用于数据传递。
  • SCL 用于时钟同步。
  • 一般2跟数据线都会接上拉电阻，器件内部一般设置为高阻态防止干扰其他器件。
• 总线上可以挂载多个主机，多个从机，主机有权发起和结束一次通信，从机只能被主机呼叫。
• 当多个主机同时启用总线，I2C具备冲突检测和总线仲裁的功能。
• 每个I2C器件都有一个唯一的7位地址。
• 每个器件都可以作为主机或从机，但是每一时刻只有一个主机。
• 总线上增加，删除器件不影响其他器件。

I2C起始与终止信号

• 空闲信号：
  • SDA为高电平，SCL为高电平。
• 同步信号：
  • SCL为高电平时采样，接收器读数据，要求数据稳定。
  • SCL为低电平，发送器往总线发送数据，允许电平变化。

1. 起始信号

   • SCL为高电平时，SDA从高变低。

2. 终止信号

   • SCL为高电平时，SDA从低变高。

字节传送与应答信号

• 主机发送第一字节地址和数据传递方向，指明从机发送还是接收。
  • 当主机指明从机发送时，从机为发送器，主机为接收器。
  • 当主机指明从机接收时，从机为接收器，主机为发送器。
• I2C通信时，每个字节是8位，数据传送先发高位后发低位，发送器发送一字节，接收器须发送一位应答，来回应发送器。
• 应答信号是低电平，没接收到数据或不应答保持高电平。
• I2C数据传送一帧为9位，8位数据，1位应答信号。

I2C通信过程

1. 主机发送起始信号启动总线。启动总线后，总线处于占用状态。
2. 主机发送一个字节指明从机地址和数据传送方向。
   • 高七位表示从机地址.
   • 最后一位表示字节传送方向。
     • 主机读 为 1。
     • 主机写 为 0。
3. 被寻址的主机应答，回应主机。
4. 发送器发送一字节数据。
5. 接收器应答，回应发送器。
6. 重复步骤4，步骤5…
7. 通信完毕，主机发送停止信号结束通信。结束通信后，总线处于空闲状态。

I2C寻址方式

• SDA传送的包括数据和地址。
• 数据传送方向由主机决定。
• 总线上所有的从机在接收主机发送的一字节数据后，都会跟自己的地址进行比较，如果跟自己的地址相同则认为是被主机呼叫。再通过第8位数据确定自己是发送器还是接收器。