I2C通讯总线

简介

I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

结构

两线式串行总线

• SDA 串行数据线 data
• SCL 串行时钟线 clock

特点

• 多主机总线
• 唯一地址识别

• 可串用多个从机，连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制。

• 通讯速率标准100Kbits/s, 快速可以达到400Kbits/s，高速模式可以达到3.4Mbits/s

基本时序

• 1.总线都带上拉，主机也好，从机也好，都是内置上拉电阻。所以初始状态都是高电平，也是空闲状态, 工作状态(Busy)是低电平，被占用。High is idle. Low is busy

• 2.发送机准备发信时，先检查SDA，如果SDA是低电平，即是有其他设备在使用总线，等待。if busy，waiting.

• 3.检查SDA为高电平，没占用，准备发信. 发送机先把SDA占用，拉低SDA。（也是开始信号start，SCL = 1， SDA 1→0）

• 4.时钟线SCL拉低，给SDA根据数据位改变信号。(SDA只能在SCL为低电平的时候才能变化)

• 5.SCL置高电平, SDA必须保持不变。从机是只在SCL的状态为高时才读取SDA。重复step 4一直到发完一个字节。

  • 5.1.SDA最后一位发完。SCL拉低，发送机释放SDA，等待应答信号。
• 6.在SCL拉低的时间，接收机控制SDA来发送信号。SCL置高电平，发送机检查SDA是否有应答，SDA为0，有应答，SDA为1，无应答。
  • 6.1.SDA有应答信号，需要继续发送/接收数据(在地址位中，最后一个低位是R/W标志，R是1，/W是0)。重复step 4一直到无应答。
• 7.SDA无应答信号。SCL置低电平，控制SDA置低电平。SCL再置高电平，SDA置高电平(停止信号stop，SCL = 1， SDA 0→1)

基础外设

I2C一般是单片机的基础外设，比较大的芯片可能会内置两个i2c总线功能，一般设备资源根据需求分配完，或者说i2c资源不够使用时， 就需要用IO口模拟I2C功能了。

普通IO模拟i2C

• 速率达不到高速模式
• 需要调试时序，注意通讯基本时序。