為什么I2C總線會難住這么多人？

I2C總線在嵌入式系統(tǒng)中很常見，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總線基本的知識都不清楚。今天就來給大家講講I2C總線的時(shí)序。

很多電子工程師都應(yīng)該從 EEPROM 通信了解到的I2C總線，其實(shí)，I2C總線遠(yuǎn)不止于 EEPROM 存儲器，它也有類似485、SPI等應(yīng)用場景。

EEPROM存儲器系統(tǒng)架構(gòu)圖

位傳輸

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

I2C總線在傳輸數(shù)據(jù)都是按照bit來傳送。SCL為時(shí)鐘線，SDA為數(shù)據(jù)線；在SCL時(shí)鐘線為高電平時(shí)，SDA數(shù)據(jù)線上的電平不允許被修改，SCL時(shí)鐘線為低電平時(shí)，SDA數(shù)據(jù)線上的電平可為高/低。

I2C總線的位傳輸

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

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(jié)束傳送數(shù)據(jù)。

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

起始和停止條件

數(shù)據(jù)傳輸

字節(jié)傳輸

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由主機(jī)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(shù)據(jù)依次由高到低發(fā)送出去；

發(fā)送完成后，主機(jī)將SDA信號切換為輸入模式，等待叢機(jī)回應(yīng)ACK或NAK；再發(fā)下一筆數(shù)據(jù)

I2C總線數(shù)據(jù)傳輸

叢機(jī)地址

在I2C總線系統(tǒng)中，每個(gè)設(shè)備都有它的固定地址，一般由芯片的A0,A1和A2決定。叢機(jī)地址字節(jié)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，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

讀寫過程

1.寫數(shù)據(jù)過程

1.主機(jī)發(fā)送I2C總線停止信號，防止總線忙寫數(shù)據(jù)失敗

2.主機(jī)發(fā)送I2C總線復(fù)位信號，確保寫數(shù)據(jù)之前總線處于空閑狀態(tài)

3.主機(jī)發(fā)送I2C總線開始信號，啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)的寫入

4.主機(jī)發(fā)送I2C叢機(jī)地址和寫模式(W/R=0)信號，并且等待一個(gè)叢機(jī)的應(yīng)答信號

5.主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號后，開始多個(gè)字節(jié)的寫入，每寫完一個(gè)字節(jié)需要等待一個(gè)叢機(jī)的應(yīng)答信號

6.主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號后，發(fā)送2IC總線停止信號，確保總線處于空閑狀態(tài)

2.讀數(shù)據(jù)過程

1.主機(jī)發(fā)送I2C總線停止信號，防止總線忙寫數(shù)據(jù)失敗

2.主機(jī)發(fā)送I2C總線復(fù)位信號，確保讀數(shù)據(jù)之前總線處于空閑狀態(tài)

3.主機(jī)發(fā)送I2C總線開始信號，啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)讀取

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

5.主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號后，開始多個(gè)字節(jié)的讀取，每讀完一個(gè)字節(jié)需要給叢機(jī)發(fā)送一個(gè)ACK應(yīng)答信號

6.主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號后，發(fā)送I2C總線停止信號，確保總線處于空閑狀態(tài)

主機(jī)讀/寫數(shù)據(jù)過程

結(jié)語

I2C總線在嵌入式應(yīng)用中非常廣泛，基本上所有的電力電子設(shè)備都會用到這個(gè)總線；

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