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参考博客 SPI、I2C、UART#xff08;即串口#xff09;三种串行总线详解_天糊土的博客-CSDN博客_串口总线 s5pv210 I2C通信详解 - biaohc - 博客园 嵌入式常用技术概览之IIC(I2C)_C_XianRen的博…以下内容源于朱有鹏嵌入式课程的学习与整理如有侵权请告知删除 。
参考博客 SPI、I2C、UART即串口三种串行总线详解_天糊土的博客-CSDN博客_串口总线 s5pv210 I2C通信详解 - biaohc - 博客园 嵌入式常用技术概览之IIC(I2C)_C_XianRen的博客-CSDN博客_c# iic 很清晰的解读i2c协议_追风de人的博客-CSDN博客_i2c协议推荐 一、I2C通信的简介 1、物理接口 1SCL(serial clock) 时钟线传输CLK信号一般是I2C主设备向从设备提供时钟的通道。 2SDA(serial data) 数据线通信数据命令、地址、数据都通过SDA线传输。 2、通信特征 1串行通信 所有的数据以比特为单位在SDA线上串行传输但每次传输8bit。 2同步通信 通信双方工作在同一个时钟。A方通过CLK信号线传输时钟给BB工作在A传输的时钟下。 3电平信号 因为I2C通信速率不高而且通信双方距离很近所以使用电平信号通信。 4低速率通信 I2C一般用在同一个板子上的2个IC之间传输的数据量不大因此本身通信速率很低。一般几百KHz不同I2C芯片的通信速率可能不同在编程的时候要看具体设备允许的I2C通信最高速率。 3、突出特征 1分为主设备与从设备 通信由主设备发起和主导从设备只是按照I2C时序协议被动地接受主设备的通信。谁是主从设备由通信双方来决定I2C协议并无规定。2允许多个从设备挂在一条总线上 主设备负责调度总线决定某一时间与哪个从设备通信。同一时刻只能有一个从设备和主设备通信其他从设备处于休眠状态。每个I2C从设备在通信中都有一个I2C从设备地址它是从设备本身固有的属性。这个地址在电路板上是唯一的但不是全球唯一的。这个地址共7个bit理论上有128个地址但有几个保留地址如广播地址0x00等因此数量少于128个。另外标准协议里预见了地址的局限性扩充了10位地址的概念。系统中可能有多个同种芯片因此从设备的地址分为固定部分和可编程部份。通信时主设备需要知道从设备的地址然后在通信中通过地址来甄别是不是自己要找的那个从设备。IIC可以挂多少个设备对于同一个地址的设备来说在不进行地址扩充片选的情况下只能挂一个对于不同的设备来说标准协议里面没有限制具体的数量这个由线路布线情况、软件情况以及工作模式确定。对于标准模式只要总线上的负载电容不超过400pf不超过芯片的负载能力既可以。3采用大端传输方式 SDA传输数据是大端传输每次传输的有效数据都是1个字节。 4、应用领域 SoC和周边外设之间的通信典型的如EEPROM、电容触摸IC、各种sensor等。 二、I2C通信的协议 1、I2C通信的内容 1开始信号、结束信号 由上图可知SDA总线空闲是1且只有下拉操作故1-0是开始信号0-1是结束信号。 SCL为高电平时SDA由高电平向低电平跳变开始传送数据。 SCL为高电平时SDA由低电平向高电平跳变结束传送数据。 2位传输 SCL为高电平时SDA线若保持稳定那么SDA上是在传输数据bit。 若SDA发生跳变则用来表示一个会话的开始或结束如上面讲的。 SCL为低电平时SDA线才能改变传输的bit比如原来传输1接下来传输0。 3应答信号 SDA传输完一个字节后主机会释放SDA线传送的数据最后一位若是0则取消下拉恢复为高电平1或者最后一位本来就是1释放后SDA处于高电平的状态从机就可以控制SDA线了。若从机下拉SDA线并且主机从SDA读到了这一个低电平则表示从机发送了一个确认信号0若从机不下拉SDA则主机读到SDA依然是高电平故表示一个非应答信号1这会引起Master发生RESTART或STOP流程 2、数据在总线上的传输协议 这里的读写是从主机对总线的操作这个角度来说的。比如写是指主机写数据到总线那么从机从总线读数据比如读是指主机读取总线的数据那么从机写数据到总线。 1write命令 如果为write命令则主设备释放总线If the I2C-bus is free, both SDA and SCL lines should be both at High level即SDA为高位然后从设备拉低SDA表示ACK主设备然后主设备再发送8bit数据从设备再ACK(A)通信结束(P)。 写寄存器的标准流程 1. Master发起START 2. Master发送I2C addr7bit和 W操作01bit等待ACK 3. Slave发送ACK 4. Master发送reg addr8bit等待ACK 5. Slave发送ACK 6. Master发送data8bit即要写入寄存器中的数据等待ACK 7. Slave发送ACK 8. 第6步和第7步可以重复多次即顺序写多个寄存器 9. Master发起STOP 2read命令 如果为read命令则从设备先拉低SDA表示ACK主设备然后再发送8bit数据。主设备拉低SDA表示ACK从设备我已经读取8bit的数据之后结束。 读寄存器的标准流程 1、Master发送I2Caddr7bit和 W操作11bit等待ACK 2. Slave发送ACK 3. Master发送reg addr8bit等待ACK 4. Slave发送ACK 5. Master发起START 6. Master发送I2C addr7bit和 R操作11bit等待ACK 7. Slave发送ACK 8. Slave发送data8bit即寄存器里的值 9. Master发送ACK 10. 第8步和第9步可以重复多次即顺序读多个寄存器 3总结 每一个通信周期的发起和结束都由主设备进行从设备只有被动的响应主设备。主设备先发送8位的从设备地址其中7位是从设备地址1位表示主设备接下来是要写数据到总线还是从总线读取数据。主设备以广播的形式发送总线上的所有从设备都能收到这个信息。从设备收到地址后与本身的设备地址对比。发送方发送一段数据后接收方需要回应一个ACK表示收到数据。在某个时刻主设备和从设备只能有一个在发发数据即向总线写数据这会占用总线另一个在收从总线读。换个角度总结如下 起始位及其后的8个clk中都是主设备在发送主设备掌控总线此时从设备只能读取总线通过读总线来得知主设备发给从设备的信息然后到了第9周期按照协议规定从设备需要发送ACK给主设备所以此时主设备必须释放总线主设备把总线置为高电平然后不要动同时从设备试图拉低总线发出ACK。如果从设备拉低总线失败或者从设备根本就没有拉低总线则主设备看到的现象就是总线在第9周期仍然一直保持高。这意味着主设备没有收到ACK主设备就认为刚才给从设备发送的8字节不对。
