1 I2C總線特點(diǎn)
I2C總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。總線的長度可高達(dá)25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個(gè)組件。I2C總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。一個(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。
2 I2C總線工作原理
I2C總線上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定規(guī)則，SCL為高電平時(shí)SDA上的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定，SCL為低電平時(shí)允許SDA變化。如果SCL處于高電平時(shí)，SDA上產(chǎn)生下降沿，則認(rèn)為是起始位，SDA上的上升沿認(rèn)為是停止位。通信速率分為常規(guī)模式(時(shí)鐘頻率100kHz)和快速模式(時(shí)鐘頻率400kHz)。同一總線上可以連接多個(gè)帶有I2C接口的器件，每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址，既可以是單接收的器件，也可以是能夠接收發(fā)送的器件。
每次數(shù)據(jù)傳輸都是以一個(gè)起始位開始，而以停止位結(jié)束。傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)沒有限制。最高有效位將首先被傳輸，接收方收到第8位數(shù)據(jù)后會(huì)發(fā)出應(yīng)答位。數(shù)據(jù)傳輸通常分為兩種：主設(shè)備發(fā)送從設(shè)備接收和從設(shè)備發(fā)送主設(shè)備接收。這兩種模式都需要主機(jī)發(fā)送起始位和停止位，應(yīng)答位由接收方產(chǎn)生。從設(shè)備地址一般是1或2個(gè)字節(jié)，用于區(qū)分連接在同一I2C上的不同器件。
I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號(hào)， 它們分別是：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。
開始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。
結(jié)束信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。
應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，CPU接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。
在I2C總線中只有主發(fā)送和主接收兩種操作方式。在系統(tǒng)初始化時(shí)，由指令控制CPU送出相關(guān)的數(shù)據(jù)，經(jīng)接口送到I2C寄存器內(nèi)。通過初始化這些寄存器，可以實(shí)現(xiàn)I2C總線的主模式控制，以及實(shí)現(xiàn)I2C總線上的從設(shè)備讀寫。
當(dāng)主設(shè)備和其中的一個(gè)從設(shè)備交換數(shù)據(jù)時(shí)，主設(shè)備首先發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)Start信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被所有的從設(shè)備接收。即從設(shè)備準(zhǔn)備接收CPU的信號(hào)，然后主設(shè)備再發(fā)出它要通信的從設(shè)備地址。接下來，所有的從設(shè)備將收到的這個(gè)地址和它們自己的地址進(jìn)行比較。
如果收到的地址和它們自己的地址不同，則什么都不做，只是等待主設(shè)備發(fā)出停止stop信號(hào)；如果收到的地址和它自己的地址相同，它就發(fā)出一個(gè)信號(hào)給主設(shè)備，這個(gè)信號(hào)稱為應(yīng)答Acknowledge信號(hào)。當(dāng)主設(shè)備收到應(yīng)答信號(hào)后，它就開始向從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或者從從設(shè)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)所有操作都進(jìn)行完畢時(shí)，主設(shè)備發(fā)出一個(gè)Stop信號(hào)，通信完畢，釋放I2C總線；然后所有的從設(shè)備都等待下一次Start信號(hào)的到來。
3 總線基本操作
I2C規(guī)程運(yùn)用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。
3.1 控制字節(jié)
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