I2C总线协议及工作原理.pdf

I2C总线和谈及工作道理I2C总线和谈及工作道理之杨若古兰创作一、概述1、I2C总线只要两根双向旌旗灯号线.一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL.SCL：上升沿将数据输入到每个EEPROM器件中；降低沿驱动EEPROM器件输出数据.(边沿触发)SDA：双向数据线，为OD门，与其它任意数量的OD与OC门成"线与"关系.I2C总线通过上拉电阻接正电源.当总线空闲时，两根线均为高电平（SDL=1;SCL=1）.连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的旌旗灯号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系.2、主设备与从设备零碎中的所有核心器件都具有一个7位的"从器件公用地址码"，其中高4位为器件类型，由生产厂家拟定，低3位为器件引脚定义地址，由使用者定义.主控器件通过地址码建立多机通信的机制，是以I2C总线省去了核心器件的片选线，如许不管总线上挂接多少个器件，其零碎仍然为简约的二线结构.终端挂载在总线上，有主端和从端之分，主端必须是带有CPU的逻辑模块，在同一总线上同一时刻使能有一个主端，可以有多个从端，从端的数量受地址空间和总线的最大电容400pF的限制.主端次要用来驱动SCLline；从设备对主设备发生呼应；二者都可以传输数据，但是从设备不克不及发起传输，且传输是受到主设备控制的.二、和谈1.空闲形态I2C总线总线的SDA和SCL两条旌旗灯号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲形态.此时各个器件的输出级场效应管均处在截止形态，即释放总线，由两条旌旗灯号线各自的上拉电阻把电平拉高.2.起始位与停止位的定义：起始旌旗灯号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动旌旗灯号是一种电平跳变时序旌旗灯号，而不是一个电平旌旗灯号.停止旌旗灯号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止旌旗灯号也是一种电平跳变时序旌旗灯号，而不是一个电平旌旗灯号.起始和终止旌旗灯号都是由主机发出的，在起始旌旗灯号发生后，总线就处于被占用的形态；在终止旌旗灯号发生后，总线就处于空闲形态.接收器件收到一个完好的数据字节后，有可能须要完成一些其它工作，如处理内部间断服务等，可能没法立刻接收下一个字节，这时候接收器件可以将SCL线拉成低电平，从而使主机处于等待形态.直到接收器件筹办好接收下一个字节时，再释放SCL线使之为高电平，从而使数据传送可以继续进行.发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应对旌旗灯号.应对旌旗灯号为低电平时，规定为无效应对位（ACK简称应对位），暗示接收器曾经成功地接收了该字节；应对旌旗灯号为高电平时，规定为非应对位（NACK），普通暗示接收器接收该字节没有成功.对于反馈无效应对位ACK的请求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，而且确保在该时钟的高电平期间为波动的低电平.如果接收器是主控器，则在它收到最初一个字节后，发送一个NACK旌旗灯号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止旌旗灯号P.如下图逻辑分析仪的采样结果：释放总线后，如果没有应对旌旗灯号，sda应当不断持续为高电平，但是如图中蓝色虚线部分所示，它被拉低为低电平，证实收到了应对旌旗灯号.这里面给我们的两个信息是：1)接收器在SCL的上升沿到来之前的低电平期间拉低SDA；2)应对旌旗灯号不断坚持到SCL的降低沿结束；正如前文红色标识所指出的那样.4.数据的无效性：I2C总线进行数据传送时，时钟旌旗灯号为高电平期间，数据线上的数据必须坚持波动，只要在时钟线上的旌旗灯号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平形态才答应变更.5.数据的传送：在I2C总线上传送的每一名数据都有一个时钟脉冲绝对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一名数据.数据位的传输是边沿触发.工作过程总线上的所有通信都是由主控器激发的.在一次通信中，主控器与被控器老是在饰演着两种分歧的角色.主设备发送起始位，这会通知总线上的所有设备传输开始了，接上去主机发送设备地址，与这一地址匹配的slave将继续这一传输过程，而其它slave将会忽略接上去的传输并等待下一次传输的开始.主设备寻址到从设备后，发送它所要读取或写入的从设备的内部寄存器地址；以后，发送数据.数据发送终了后，发送停止位.（这段看不懂就别看了，没什么用）写入过程如下：发送起始位1）发送从设备的地址和读/写选择位；释放总线，等到EEPROM拉低总线进行应对；如果EEPROM接收成功，则进行应对；若没有握手成功或者发送的数据错误时EEPROM不发生应对，此时请求重发或者终止.2）发送想要写入的内部寄存器地址；EEPROM对其发出应对；3）发送数据4）发送停止位.5）EEPROM收到停止旌旗灯号后，进入到一个内部的写入周期，大概须要10ms