關于I2C協(xié)議介紹

你好，我是愛吃魚香ROS的小魚。本節(jié)主要介紹I2C協(xié)議，并將其主要特點拎出來和大家說說。

本教程所使用硬件平臺為MicroROS學習板V1.0.0，可點擊閱讀原文購買及查看詳情

網(wǎng)上關于I2C協(xié)議介紹的有很多，但大都非常細致，將高低電平數(shù)據(jù)協(xié)議等等都介紹了，但新手學習時不用關注那么多底層的東西，比起了解通信原理，了解它是什么，怎么用對我們更加重要。

一、I2C是一種總線通訊協(xié)議

和之前我們介紹的串口通信類似，I2C也是一種通信協(xié)議。但它是一種總線通訊協(xié)議，也就是說，一個I2C可以連接多個設備，物理連接上像這樣。

那它串的設備數(shù)量有沒有上限呢？有的，上限是127個。

那為什么我們都是用18和19來驅(qū)動OLED和MPU6050呢？原因很簡單，他們都是連在同一跟線上。

上原理圖

像ESP32這種引腳資源匱乏的單片機，引腳的復用就顯得很重要了，這里我們就將OLED和MPU6050都接在同一個I2C上，減少引腳占用。

二、I2C是一種兩線協(xié)議

在上幾節(jié)我們驅(qū)動OLED和IMU的時候，都導入了"Wire.h"，這個就是Arudino提供的好的頭文件。我們使用的Wire的定義如下

TwoWire Wire = TwoWire(0);

TwoWire也就是兩線的意思，兩線也就是一個是SCL，一個是SDA

SCL即時鐘線，以一個固定的周期進行電平變換，SDA即數(shù)據(jù)線，用于數(shù)據(jù)的傳輸，這樣說有些抽象，小魚用邏輯分析儀 截取了一段OLED初始化時的SCl（GPIO18）和SDA（GPIO19）上的電平變化 ，并分析出其對應的數(shù)據(jù)。

再放大一些看

可以直觀的看到SCL在數(shù)據(jù)傳輸開始前一直保持高電平，SDA變成了低電平，這意為著數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，也就是那個綠點的地方。

根據(jù)I2C協(xié)議規(guī)定：SCL處于高電平時，SDA由高到低變化，這種信號是起始信號。

繼續(xù)觀察，你會發(fā)現(xiàn)，在 傳輸過程中SCL引腳電平在以一個固定的周期來回跳變 ，從機這邊 當檢測到SCL電平跳變后就開始讀取SDA上的的電平，高記為1,低記為0 。所以你可以看到邏輯分析儀檢測到 八個上升箭頭，一共傳輸了八位數(shù)據(jù)，這八位數(shù)據(jù)用16進制表示就是0X3C 。

0X3C是什么，就是我們OLED的設備地址，所以這段信號的意思就是，我接下來要給0X3C的設備發(fā)數(shù)據(jù)了，請編號為0X3C的設備準備接收。

這個信號會被0X3C的設備接收和處理，而同一總線上ID非0X3C的接收到數(shù)據(jù)后就會將其扔掉，這就是I2C支持多個設備的核心原因。

在我們的開發(fā)板上，OLED的默認地址為：0X3C，IMU的默認地址為：0x68

附件:OLED初始化時I2C引腳數(shù)據(jù)圖

從該表可以看出，數(shù)據(jù)從905ms開始，到907ms完成了初始化數(shù)據(jù)的傳輸，下一節(jié)我們將按照這個數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容編寫代碼，初始化OLED。

三、I2C是一種半雙工協(xié)議

上面我們仔細分析了I2C協(xié)議，SCL用于周期的變換，SDA用于傳輸數(shù)據(jù)，所以同一時間，SDA要么用于接收，要么用于發(fā)送。所以我們可以得到I2C是一種半雙工協(xié)議，同一時間只能進行接收或發(fā)送。

四、總結

本節(jié)小魚帶你從I2C協(xié)議信號入手，詳細介紹了I2C數(shù)據(jù)的特點，如果你手頭也有邏輯分析工具，也可以嘗試進行分析，開發(fā)板設計的也非常人性化，你可以這樣隨手拿幾個杜邦線就可以接入進行測量。