【i2c协议介绍】
文章目录
- 协议简单介绍
- 五种速度模式
- master/slave和transmitter/receiver关系
- 第一种情况:master作为transmitter,slave作为receiver
- 第二种情况:当master作为receiver,slave作为transmitter
- i2c基本信号
- start产生
- stop信号
- 数据传输有效性
- ACK信号与NACK信号
协议简单介绍
I2C(Inter-Integrated Circuit)是一种通用的总线协议。它是由Philips(飞利浦)公司,现NXP半导体开发的一种简单的双线制总线协议标准。i2c总线由SDA和SCL两条线组成,SDA数据传输线路,而SCL为时钟传输线,两根线路均需加上拉电阻控制SDA和SCL的拉高和拉低。I2C总线的应用较广,可以应用于LCD、LED驱动,RAM,EEPROM,A/D ,D/A转换,温度传感控制等,通过i2c即可实现设备间通信。I2c支持多master,可以通过软件配置为单slave或者单master模式。

五种速度模式
- 标准(standard)模式:0~100 kb/s
- 快速(fast)模式:<= 400 kb/s
- 超快(ultra-fast)模式:<= 1000 kb/s
- 高速(high-speed)模式:<= 3.4Mb/s
- 超高速(ultra-fast speed)模式:5 Mb/s
需要注意的是,高速模式和快速模式可以向下兼容,即这两者均可以与标准模式总线混合通信,如fast模式和标准模式混用,fast模式速度可以调至0~100 kb/s, 与标准模式保持一致。不过,超高速模式不能向下兼容,在此模式下,总线只有写传输,无从机的确认,无需要反馈信号,比如应用在LED控制器时,需要大量数据,且无需反馈。
master/slave和transmitter/receiver关系

主机(master)负责时钟并控制数据传输
从机(slave)负责向主机发生或接受数据
第一种情况:master作为transmitter,slave作为receiver
主机发送数据结束以后,使用stop作为停止条件
第二种情况:当master作为receiver,slave作为transmitter
主机每接受一字节数据,主机就会发出ACK脉冲确认数据收到,直到接受到最后一字节数据后,产生NACK,于是主机发出STOP信号。
ACK信号均为正在接受数据的设备发送
i2c基本信号
start产生
在空闲(idle)状态下,SDA和SCL均拉高(通过上拉电阻),在SCL保持为高的情况下,SDA由高切换为低,则产生start信号。

stop信号
在SCL为高时,SDA由高切换为低,表示stop信号产生。
如果连接到总线的设备包含必要的接口硬件,则很容易通过这些设备检测START和STOP条件。然而,没有这种接口的微控制器必须在每个时钟周期对SDA线进行至少两次采样,以感知电平转换
数据传输有效性
I2C协议对数据的采样发生在SCL高电平期间,除了起始和停止信号,在数据传输期间,SCL为高电平时,SDA必须保持稳定,不允许改变,在SCL低电平时才可以进行变化,每传输一个数据位,就产生一个时钟脉冲。

ACK信号与NACK信号
ACK信号一般为正在接受数据的设备发出,表示成功接受到一字节数据,在ACK拉高时,若SDA没有拉低,则表示产生NACK信号,此时Transmitter产生resatrt或者STOP信号。
产生NACK信号的条件
- Receiver忙,无法接受或者发送数据
- bus上无地址数据,或者无设备响应
- 从机无法理解命令
- 从机不再接受数据
- 主机接受情况下必须发出STOP信号时
后续会继续对i2c的读写时序,数据格式等时序进行介绍
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