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【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。
i2c实例

五种速度模式

  1. 标准(standard)模式:0~100 kb/s
  2. 快速(fast)模式:<= 400 kb/s
  3. 超快(ultra-fast)模式:<= 1000 kb/s
  4. 高速(high-speed)模式:<= 3.4Mb/s
  5. 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

在这里插入图片描述
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。
在这里插入图片描述

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。
在这里插入图片描述

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

  1. Receiver忙,无法接受或者发送数据
  2. bus上无地址数据,或者无设备响应
  3. 从机无法理解命令
  4. 从机不再接受数据
  5. 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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