I2C之知(五)--I2C總線(xiàn)的10bit地址以及通用廣播地址

10bit地址
10bit的尋址擴展可能尋址的數目.有7bit地址和10bit地址的設備可以連接到相同的I2C總線(xiàn)上,而且7bit尋址和10bit尋址都可以用在所有的總線(xiàn)速度模式下.不過(guò),10bit尋址用的不多.
10bit的從機地址由開(kāi)始條件(S)或重復開(kāi)始條件(Sr)后的兩個(gè)字節組成.第一個(gè)字節的前7位是1111 0XX,XX是10bit地址的最高有效位的前兩位.第一個(gè)字節的第8bit是讀寫(xiě)位,決定傳輸方向.
盡管1111 XXX有8種可能的組合,然后只有1111 0XX這四種可以用于10bit尋址.剩下的1111 1XX這四種是為將來(lái)I2C擴展用的.
前面描述的用于7bit尋址的讀寫(xiě)格式都適用于10bit尋址.詳情如下:
1.主-發(fā)送器傳輸到從-接收器(10bit從機地址)

從圖中看出傳輸方向不變.當接收到開(kāi)始條件后的10bit地址,從機就和它自己的地址比較從機地址的第一個(gè)字節(1111 0XX),并檢查第八個(gè)bit(讀寫(xiě)位)是否為0.有可能多個(gè)設備都匹配并產(chǎn)生應答(A1).接下來(lái)所有從機開(kāi)始匹配自己地址與第二個(gè)字節的8個(gè)bit(XXXX XXXX),這時(shí)就只有一個(gè)從機匹配并產(chǎn)生應答(A2).被主機尋址匹配的從機會(huì )保持被尋址的狀態(tài)直到接收到終止條件或者是重復開(kāi)始條件后跟著(zhù)一個(gè)不同的從機地址.
2.主-接收器從從-發(fā)送器接收數據(10bit從地址)
在第二個(gè)讀寫(xiě)位之后傳輸方向就會(huì )改變.

在第二個(gè)應答A2之前,處理過(guò)程與上面的主-發(fā)送器尋址從-接收器一致.在重復開(kāi)始條件(Sr)之后,匹配的從機會(huì )保持被尋址上的狀態(tài).這個(gè)從機會(huì )檢查Sr之后的第一個(gè)字節的前7bit是否正確,然后測試第8bit是否為1(讀).如果這也匹配的話(huà),從機就認定它被作為一個(gè)發(fā)送器被尋址到了并產(chǎn)生應答A3.從-發(fā)送器會(huì )保持被尋址的狀態(tài)知道接收到終止條件(P)或者重復開(kāi)始條件(Sr)跟著(zhù)一個(gè)不同的從機地址.然后這個(gè)時(shí)候的重復開(kāi)始條件下,所有的從機會(huì )比較它們的地址與11110XX比較并測試第八位(讀寫(xiě)位).然而它們不會(huì )尋址到,因為對于10bit設備,讀寫(xiě)位是1,或者對于7bit的設備,1111 0XX的從機地址不匹配.

保留地址
下表是保留的兩組地址的描述:

[1]通用廣播地址是用來(lái)包括軟件復位的幾個(gè)功能
[2]沒(méi)有設備可以應答開(kāi)始字節
[3]CBUS地址是保留的,使得同一個(gè)系統可CBUS總線(xiàn)兼容的設備和I2C總線(xiàn)兼容的設備.I2C兼容的設備不允許響應這個(gè)地址
[4]為不同總線(xiàn)格式保留的

通用廣播地址
通用廣播地址是用來(lái)同時(shí)尋址所有連接到I2C總線(xiàn)上的設備.如果一個(gè)設備在廣播地址時(shí)不需要數據,它可以不產(chǎn)生應答來(lái)忽略.如果一個(gè)設備從通用廣播地址請求數據,它可以應答并當作一個(gè)從-接收器.當一個(gè)或多個(gè)設備響應時(shí)主機并不知道有多少個(gè)設備應答了.每一個(gè)可以處理這個(gè)數據的從-接收器可以響應第二個(gè)字節.從機不處理這些字節的話(huà),可以響應NA.如果一個(gè)或多個(gè)從機響應,主機就無(wú)法看到NA.通用廣播地址的含義一般在第二個(gè)字節中指明.

有兩種情況需要考慮:
1.最低有效位B是0
2.最低有效位B是1
當B是0,第二個(gè)字節有如下的定義:
1.0000 0110(06h):復位并通過(guò)硬件寫(xiě)從機地址的可編程部分.在接收到這樣的2個(gè)字節時(shí),所有可以響應這個(gè)廣播地址的設備將復位并進(jìn)入地址的可編程部分.要采取預防措施來(lái)確保設備不會(huì )在加上電源電壓后將SDA或SCL拉低,因為這些低電平會(huì )阻塞總線(xiàn).
2.0000 0100(04h):通過(guò)硬件寫(xiě)從機地址的可編程部分.行為同上,但設備不復位
3.0000 0000(00h):這個(gè)不應該作為第二個(gè)字節使用
編程過(guò)程的順序參考相應設備的datasheet




軟件復位
在通用廣播(0000 0000)之后發(fā)送0000 0010(06h)作為第二個(gè)字節會(huì )引起軟件復位.這個(gè)特性是可選的,不是所有的設備都會(huì )響應這個(gè)命令.在接收到這樣的2個(gè)字節時(shí),所有可以響應這個(gè)廣播地址的設備將復位并進(jìn)入地址的可編程部分.要采取預防措施來(lái)確保設備不會(huì )在加上電源電壓后將SDA或SCL拉低,因為這些低電平會(huì )阻塞總線(xiàn).

開(kāi)始字節
微控制器有兩種方式連接到I2C總線(xiàn)上.有片上的硬件I2C總線(xiàn)接口的微控制器可以變成為只接收總線(xiàn)的中斷請求.當設備沒(méi)有這樣的接口,它必須要通過(guò)軟件手段來(lái)檢測總線(xiàn).很明顯,微控制器檢測的時(shí)間或者輪詢(xún)總線(xiàn)的時(shí)間越多,實(shí)現自己功能的時(shí)間就越少.
因此快速硬件設備和依賴(lài)軟件輪詢(xún)的相對慢速微控制器是有速度差別的.
在這種情況下,數據傳輸前有一個(gè)比正常時(shí)間長(cháng)很多的起始過(guò)程.起始過(guò)程組成如下:
一個(gè)開(kāi)始條件(S)
一個(gè)開(kāi)始字節(0000 0001)
應答位(ACK)
重復的開(kāi)始條件(Sr)


主機發(fā)送完開(kāi)始條件后,發(fā)送開(kāi)始字節(0000 0001).另外的微控制器可以以低采樣率來(lái)采樣SDA線(xiàn)知道開(kāi)始字節的7個(gè)0中的一個(gè)被偵測到.在偵測到SDA線(xiàn)的低電平后,微控制器可以切換到更高的采樣率來(lái)探測用于同步的重復開(kāi)始條件.
在開(kāi)始字節后一個(gè)應答相關(guān)的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生.設備不允許應答開(kāi)始字節.