I2C基本的傳輸方式知識(shí)整理

I2C是inter-integrated circuit的縮寫(xiě)，又名為T(mén)WI，只需要用兩條物理線(xiàn)進(jìn)行傳輸，分別命名為SDA和SCL,用于傳輸serial data和serial clock。I2C工作時(shí)分為主從工作模式，而在同總線(xiàn)上可以存在多個(gè)主機(jī)。每一個(gè)連接到總線(xiàn)的器件都可以通過(guò)唯一的地址與總線(xiàn)連接，主機(jī)控制主機(jī)為發(fā)送器模式或是接收器模式。多個(gè)主機(jī)控制時(shí)可以通過(guò)沖突檢測(cè)和仲裁防止數(shù)據(jù)被破壞。I2C總線(xiàn)有幾種不同速率的工作模式，標(biāo)準(zhǔn)模式的速率為100kbps，快速模式下速率為400kbps，在高速模式下速率可達(dá)到3.4Mbps。整理下I2C基本的傳輸方式。

數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程

發(fā)送從起始到結(jié)束為一次完整發(fā)送過(guò)程，如圖所示一次完整的發(fā)送過(guò)程，起始后先發(fā)送地址信息，R/W表示寫(xiě)入或是讀取數(shù)據(jù)，如果一次過(guò)程中，需要切換讀寫(xiě)操作時(shí)，需要重新發(fā)送start。SDA線(xiàn)上的每個(gè)字節(jié)必須為8位，每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制，而每個(gè)字節(jié)后必須跟一個(gè)響應(yīng)位。從機(jī)在處理其他事件而不能接收數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)控制SCL保持低電平來(lái)等待數(shù)據(jù)接收，等到準(zhǔn)備好繼續(xù)傳輸時(shí)，釋放SCL。在總線(xiàn)上每個(gè)模塊具有唯一的地址，當(dāng)然亦可以設(shè)計(jì)廣播地址，通知所有其他模塊。

啟動(dòng)和停止

當(dāng)I2C不工作時(shí)，SDA和SCL一樣都處于高位HIGH，SCL保持為HIGH，SDA由HIGH變LOW時(shí)表示開(kāi)始傳輸，而SCL保持HIGH,SDA由LOW變?yōu)镠IGH時(shí)表示停止傳輸。Sr和S完全相同，差別只是第一次Start之后沒(méi)有進(jìn)行stop，再次啟動(dòng)Start。

數(shù)據(jù)產(chǎn)生

SDA上傳送的數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘高電平時(shí)保持穩(wěn)定，而數(shù)據(jù)的改變只有在SCL為低時(shí)進(jìn)行，而SCL由主機(jī)控制產(chǎn)生。

沖突仲裁

主機(jī)在總線(xiàn)空閑時(shí)候啟動(dòng)傳輸。而當(dāng)總線(xiàn)上有多個(gè)主機(jī)時(shí)，可能產(chǎn)生同時(shí)啟動(dòng)的沖突，因此需要仲裁。仲裁方式是，當(dāng)SCL線(xiàn)是高電平時(shí)，仲裁在SDA線(xiàn)發(fā)生 這樣在其他主機(jī)發(fā)送低電平時(shí)發(fā)送高電平的主機(jī)將斷開(kāi)它的數(shù)據(jù)輸出級(jí)，因?yàn)榭偩€(xiàn)上的電平與它自己的電平不相同，總線(xiàn)上的電平總是在一個(gè)輸出為低時(shí)就為低。仲裁可以持續(xù)多位，當(dāng)丟失仲裁的主機(jī)同時(shí)具有從機(jī)功能時(shí)，需要立即切換從機(jī)狀態(tài)。

從機(jī)掛起數(shù)據(jù)發(fā)送示例