I2C通信原理

一、

I2C的时序是比较复杂的，你如果能把I2C的时序弄清，那其他器件的时序都不成问题了。

我就按照我的理解来跟你讲吧。

直接用程序来说明吧。

NOP(),一个机器周期时间的延迟，12M晶振时为1微秒

NOPS（），4个NOP()。

sbit SDA P2^0;

sbit SCL P2^1; 定义数据线和时钟线接口

首先，I2C有2个重要的线，SDA数据线SCL时钟线，当总线上没有进行信息传送时，SDA和SCL都为高电平，我们称之为释放总线。

开始传送信息时，要有一个开始信号，

开始信号 ：定义为在SCL为高电平的时候，SDA从高电平拉低。

start()

{

SDA=1;

NOP(); //同你图中 SDA/SCL上升/下降所用时间 1US

SCL=1;

NOPS(); //建立开始信号（同你图中TSU起始信号建立时间一样4US）

SDA=0; //SDA拉低

NOPS();

SCL=0; //SCL拉低， 钳住总线，准备发送或接收数据

NOP();

}

结束信号：与开始信号相反，在SCL为高电平时，SDA从低拉高

stop（）

{

SDA=0;

NOP();

SCL=1;

NOPS(); //建立信号时间

SDA=1; //拉高 结束。

NOPS();

}

我晕，发现写了半天还有好多。。算了 帮人帮到底了

发送/接收一个数据：数据的发送和接收都是在SCL为低电平的时候发生，因为SCL为高电平时已给了开始和结束信号。发送数据时，当数据准备读入时，将SCL线暂时拉高（SCL为高时，SDA无法改变状态），保持一段时间然后拉低（同你图中的TDH，数据输出保持时间），这时数据则发送完毕到SDA上。接收则与之大同小异。当SDA线上有数据过来时，先将SCL拉高，建立好时间，然后拉低，数据则被读入。（关于如何被发出以及如何被读入则是芯片做的事，我们不用管，只需记住SCL拉低，数据发出/读入）

用程序来讲就是：

send(uchar c) //发送一个字节

{

uint i;

for(i=0;i<8;i++) //该字节8位从高往低发送

{

if((c<else SDA=0;

NOP();

SCL=1; //建立信号时间

NOPS();

SCL=0; //发送完毕

}

}

recieve()

{

uchar r;uint i;

r=0;SDA=1;

for(i=0;i<8;i++) //读取8位数据

{

NOP();

SCL=0;

NOPS();

SCL=1;

NOP();

r<<=1;

if(SDA==1) r+=1;

NOP();

}

SCL=0;

NOP();

return (r);

}

程序可能有点难懂，不过没关系，使用I2C时候，直接调用写好的程序，如我写的 start.stop.send receive 等，这些程序应该有现成的。

发送一个字节后会有一个应答函数，应答函数定义为，当发送完一个字节也就是8位的时候，如果这是SDA为低电平，则为有应答，反之则无。如果要发送多个字节，一个字节发完后需要一个应答函数才能继续发下面一个字节。程序也就大同小异。掌握好时序就行了。

I2C用的最多的就是E2PROM了。

给你举个例子

如果我想往E2PROM的0x50单元写一个‘a’，则我这样写：

start(); //开始

send(0xa0); //选择我要发送的器件。0xa0为E2PROM的器件地址

answer(); //应答

send(0x50); //选择E2PROM中的0X50地址单元

answer(); //应答

send('a'); //发送数据‘a’

stop(); //停止

二

摒弃复杂的情况，这里只对I2C做简单的介绍。

一、I2C 总线的一些特征：

• 只要求两条总线线路一条串行数据线SDA 一条串行时钟线SCL

• 每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机从机关系软件设定地址主机可以作为主机发送器或主机接收器

• 它是一个真正的多主机总线如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突

检测和仲裁防止数据被破坏

• 串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s 快速模式下可达400kbit/s 高速模式下可达3.4Mbit/s

• 片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整

• 连接到相同总线的IC 数量只受到总线的最大电容400pF 限制

二、I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、结束信号和应答信号。

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据

起始和结束：

bool I2C_Start(void)

{

SDA_H;

SCL_H;

I2C_delay();

if(!SDA_read)return FALSE; // SDA线为低电平则总线忙,退出

SDA_L; // 拉低SDA线(当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变表示开始信号)

I2C_delay();

if(SDA_read) return FALSE; // SDA线为高电平则总线出错,退出

SDA_L; //数据为准备好时，拉低SCL线

I2C_delay();

return TRUE;

}

发出开始信号之后，设备在数据未准备好时，拉低SCL线，这样主设备可知从设备未发送数据，从设备在数据准备好，可以发送的时候，停止拉低SCL线，这时候才开始真正的数据传输

void I2C_Stop(void)

{

SCL_L;

I2C_delay();

SDA_L;

I2C_delay();

SCL_H; // SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据

I2C_delay();

SDA_H;

I2C_delay();

}

STOP在单主环境下非必要，但在多主环境就非常必要，主控总线的设备发送STOP后，通知总线其他设备总线已经闲置.

void I2C_Ack(void)

{

SCL_L;

I2C_delay();

SDA_L;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

SCL_L;

I2C_delay();

}

当主机作为接收设备时，主机对最后一个字节不应答，以向发送设备(从设备)标识数

据传送结束。这是因为每次传输都应得到应答信号后再进行下一个字节传送。如果此时接收机应答了，那它就接收的不是最后一个字节了。如果是最后一个字节，第9个时钟周期发送的是非应答信号(此时发送的不是应答信号就是非应答信号)，最后发送停止信号。

1)主发从收：主START->主发地址->从ACK->(主发数据->从ACK(循环))->主STOP或主 START启动下一次传输

这一过程中，主控SCL线，从只在ACK时控SDA线，其他时刻主控SDA线。

2)主收从发：主START->从发地址->主ACK->(从发数据->主ACK(循环))->接受至最后一个字节时，主 NACK->主 STOP 或主START启动下一次传输

并非每传输8位数据之后，都会有ACK信号，有以下3中例外

当从机不能响应从机地址时(例如它正忙于其他事而无法响应IIC总线的操作，或者这个地址没有对应的从机)，在第9个SCL周期内SDA线没有拉低，即没有ACK信号。这时，主机发出一个P信号终止传输或者重新发出一个S信号开始新的传输。

如果从机接收器在传输过程中不能接收更多的数据时，它不会发出ACK信号。这样，主机就可以意识到这点，从而发出一个P信号终止传输或者重新发出一个S信号开始新的传输。

主机接收器在接收到最后一个字节后，也不会发出ACK信号。于是，从机发送器释放SDA线，以允许主机发出P信号结束传输。

位传输：

主机向从机发送一字节数据

void I2C_SendByte(u8 SendByte) //数据从高位到低位

{

u8 i=8;

while(i--)

{

SCL_L;

I2C_delay();

if(SendByte&0x80)

SDA_H;

else

SDA_L;

SendByte<<=1;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

}

SCL_L;

}

三、7位寻址

在起始条件S 后发送了一个从机地址，这个地址共有7 位，紧接着的第8 位是数据方向位R/W ，0表示发送写、1表示请求数据读：

数据传输一般由主机产生的停止位P终止，但是如果主机仍希望在总线上通讯它可以产生重复起始条件Sr和寻址另一个从机，而不是首先产生一个停止条件。

完整的数据传输：

stm32如何建立与EEPROM的通讯

1、 配置I/O端口，确定并配置I2C的模式，使能GPIO和I2C时钟。

2、 2、 写：

3、 检测SDA是否空闲；

4、 ->按I2C协议发出起始讯号；

5、 ->发出7位器件地址和写模式；

6、 ->要写入的存储区首地址；

7、 ->用页写入方式或字节写入方式写入数据；

8、 3、 读：

9、 检测SDA是否空闲；

10、 ->按I2C协议发出起始讯号；

11、 ->发出7位器件地址和写模式（伪写）；

12、 ->发出要读取的存储区首地址；

->重发起始讯号；

->发出7位器件地址和读模式；

->接收数据；