I2C协议

1.什么是I2C协议？

I2C总线是PHLIPS公司在20世纪80年代推出的一种串行总线。具有引脚少，硬件实现简单，可扩展性强的优点，I2C支持多主控，总线上的任意一个设备能够进行发送/接收数据的设备都可以占领总线。当然，任意时间点上只能存在一个主控。

2.I2C接线图

I2C通讯只有两根线一根是SCL，一根是SDA，SCL为同步时钟线用于传递时钟信号，SDA为数据线用于传递数据，因此只有一根线用于实际数据的收发，因此I2C也是一种半双工通讯协议。

3.I2C通讯特点

起始信号和结束信号都是由主机发出的，起始信号一旦发出，总线就处于被占用状态，在结束信号一旦发出后，总线就处于空闲状态。

1.起始信号

在SCL时钟线为高电平期间，数据线由高电平往低电平转变为起始信号。

2.结束信号

在SCL时钟线为高电平期间，数据线由低电平往高电平转变为结束信号。

起始信号后

3.注意事项

(1) 接收器件接收到一个完整的数据字节后，可能需要完成一些其他工作，如处理内部接收中断服务函数等，这就无法立即接收下一字节的数据，这时接收器件可将SCL线拉成低电平，从而使得主机处于等待状态。直至接收器件准备好接收下一字节数据时再释放SCL线使之为高电平。

(2) 连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线控制器那么很硬件会自动检测到起始、结束信号，而对于不具备I2C总线控制器的器件(单片机)来说，需要在每个时钟周期内保证对数据线SDA采样两次，捕获是否接收到起始/结束信号。

4.通信过程

(1)起始信号后，总线上所有的从机开始等待主机紧接下来的从机地址广播。因为总线上每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，该设备就被选中，并向主机发出应答(ACK)或者非应答(NACK)，主机只有在接收到应答信号后继续发送/接收数据，没选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据I2C协议，从机地址可以是7位或者10位。

(2)I2C总线上传输的数据包括上述的地址信号，又包括真正的数据信号。在起始信号后需传送一个从机地址(7位)，第8位是数据的传输方向(接收/发送)，“0”表示主机发送数据，“1”表示主机接收数据。每次数据的传输总是由主机产生结束信号以结束传输，但若主机希望继续占用总线进行新的数据传输时，则可以不产生结束信号，而是再次发送起始信号对另一从机地址寻址。

(3)若配置为写数据方向，主机开始向从机传输数据，数据包大小为8位，主机每发送完1字节数据都有等到从机的应答信号(ACK)，多字节数据发送时重复此过程。传输结束后，主机向从机发送一个停止信号表不再传输数据。

(4)若配置为读方向，从机开始向主机返回数据，数据包大小还是8位。同理，从机每发送完一字节数据都要等到主机的应答信号(ACK)，重复此过程可以返回多个数据。当主机希望停止接收数据时就向返回一个非应答信号(NACK)，数据传输将结束。

(5) 实际I2C通讯采用的是读写复合的格式。传输过程中主机需要发出2次起始信号：第一次传输主机通过从机地址找到从机设备，发送一段数据，这个数据是从设备内部寄存器或者存储器地址；第二次传输是对该地址进行读/写。主机要读取从机数据时，主机会释放对SDA总线的控制，由从机控制SDA总线，主机负责接收信号；主机要向从机设备写数据时，SDA由主机控制，从机负责接收信号。

4.小结

I2C是嵌入式开发中最常用地协议之一，经常使用在控制板和显示屏进行通讯，以及主机和从机进行通讯中。

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_29344757/article/details/76520378