為什么I2C總線(xiàn)會(huì )難住這么多人？

I2C總線(xiàn)在嵌入式系統中很常見(jiàn)，但最近在一個(gè)群（可能是初學(xué)者群）交流的信息，讓我比較吃驚，很多人連I2C總線(xiàn)基本的知識都不清楚。今天就來(lái)給大家講講I2C總線(xiàn)的時(shí)序。

很多電子工程師都應該從 EEPROM 通信了解到的I2C總線(xiàn)，其實(shí)，I2C總線(xiàn)遠不止于 EEPROM 存儲器，它也有類(lèi)似485、SPI等應用場(chǎng)景。

EEPROM存儲器系統架構圖

位傳輸

I2C總線(xiàn)是由飛利浦(Philips)公司開(kāi)發(fā)的一種雙向二線(xiàn)制同步串行總線(xiàn)，實(shí)現有效的IC間的控制，它只需要兩根線(xiàn)(SDA和SCL)即可在連接于總線(xiàn)上的器件之間傳送信息。

I2C總線(xiàn)在傳輸數據都是按照bit來(lái)傳送。SCL為時(shí)鐘線(xiàn)，SDA為數據線(xiàn)；在SCL時(shí)鐘線(xiàn)為高電平時(shí)，SDA數據線(xiàn)上的電平不允許被修改，SCL時(shí)鐘線(xiàn)為低電平時(shí)，SDA數據線(xiàn)上的電平可為高/低。

I2C總線(xiàn)的位傳輸

起始條件：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平切換；表示開(kāi)始傳送數據。

停止條件：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變；表示結束傳送數據。

空閑條件：I2C總線(xiàn)的SDA和SCL兩條信號線(xiàn)同時(shí)處于高電平時(shí)；表示空閑狀態(tài)。

起始和停止條件

數據傳輸

字節傳輸

發(fā)送數據時(shí)，由主機先發(fā)送一個(gè)起始信號，再將SDA信號切換為輸出模式，然后將8位數據依次由高到低發(fā)送出去；

發(fā)送完成后，主機將SDA信號切換為輸入模式，等待叢機回應ACK或NAK；再發(fā)下一筆數據

I2C總線(xiàn)數據傳輸

叢機地址

在I2C總線(xiàn)系統中，每個(gè)設備都有它的固定地址，一般由芯片的A0,A1和A2決定。叢機地址字節由七位地址位(D7-D1位)和一位方向位(為D0位)組成。

器件地址的D7-D4一般都是被廠(chǎng)家固定了為1111，余下的D3，D2和D1連接到芯片的A2，A1和A0決定；D0為0x00表示寫(xiě)，D0為0x01表示讀。大家看例程都是些0xA0和0xA1就是這個(gè)原因。

EEPROM的器件地址

讀寫(xiě)過(guò)程

1.寫(xiě)數據過(guò)程

1.主機發(fā)送I2C總線(xiàn)停止信號，防止總線(xiàn)忙寫(xiě)數據失敗

2.主機發(fā)送I2C總線(xiàn)復位信號，確保寫(xiě)數據之前總線(xiàn)處于空閑狀態(tài)

3.主機發(fā)送I2C總線(xiàn)開(kāi)始信號，啟動(dòng)一次數據的寫(xiě)入

4.主機發(fā)送I2C叢機地址和寫(xiě)模式(W/R=0)信號，并且等待一個(gè)叢機的應答信號

5.主機接收到ACK的應答信號后，開(kāi)始多個(gè)字節的寫(xiě)入，每寫(xiě)完一個(gè)字節需要等待一個(gè)叢機的應答信號

6.主機接收到ACK的應答信號后，發(fā)送2IC總線(xiàn)停止信號，確?？偩€(xiàn)處于空閑狀態(tài)

2.讀數據過(guò)程

1.主機發(fā)送I2C總線(xiàn)停止信號，防止總線(xiàn)忙寫(xiě)數據失敗

2.主機發(fā)送I2C總線(xiàn)復位信號，確保讀數據之前總線(xiàn)處于空閑狀態(tài)

3.主機發(fā)送I2C總線(xiàn)開(kāi)始信號，啟動(dòng)一次數據讀取

4.主機發(fā)送I2C叢機地址和讀模式(W/R=1)信號，并且等待一個(gè)叢機的應答信號

5.主機接收到ACK的應答信號后，開(kāi)始多個(gè)字節的讀取，每讀完一個(gè)字節需要給叢機發(fā)送一個(gè)ACK應答信號

6.主機接收到ACK的應答信號后，發(fā)送I2C總線(xiàn)停止信號，確?？偩€(xiàn)處于空閑狀態(tài)

主機讀/寫(xiě)數據過(guò)程

結語(yǔ)

I2C總線(xiàn)在嵌入式應用中非常廣泛，基本上所有的電力電子設備都會(huì )用到這個(gè)總線(xiàn)；

筆者根據自身多年的工作經(jīng)驗，記錄下了我對它的理解，如果有寫(xiě)的不對，希望大家能多多指出，今天的I2C總線(xiàn)就先寫(xiě)到這里，希望對大家有幫助。