I2C總線介紹 I2C讀寫時(shí)序介紹

大家好，這里是程序員 杰克 。一名平平無奇的嵌入式軟件工程師。

作為嵌入式開發(fā)人員，無論是硬件還是軟件工程師，或多或少都會接觸過I2C接口的外設(shè)。諸如常用的存儲器EEPROM等皆是I2C接口進(jìn)行通信。

本系列推文主要是對I2C總線進(jìn)行總結(jié)和分享，本篇推文主要是對I2C總線及其通訊時(shí)序進(jìn)行介紹和分享。后續(xù)會分別出推文分享MCU實(shí)現(xiàn)I2C接口以及在FPGA實(shí)現(xiàn)I2C邏輯時(shí)序。

下面正式進(jìn)入本章推送的內(nèi)容。

01 I2C總線介紹

I2C總線是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線即可在連接于總線上的集成IC器件之間 雙向通信 。其特點(diǎn)如下：

I2C總線上的每個(gè)設(shè)備都可以作為主機(jī)或從機(jī)，當(dāng)多個(gè)主機(jī)需要使用總線時(shí)，通過仲裁方式?jīng)Q定特定主機(jī)的優(yōu)先占用.

每個(gè)設(shè)備都有 唯一地址 ，總線上通過地址識別來確定通信的主從雙方.

連接到相同總線的設(shè)備數(shù)量受到總線的最大電容400pF限制.

總線物理連接

I2C作為總線，其總線上會掛載很多的設(shè)備，下圖為一個(gè)典型的總線拓?fù)洌?/p>

I2C總線的物理連接上比較簡單，由 SDA(串行數(shù)據(jù)線) 、 SCL(串行時(shí)鐘線) 、上拉電阻組成。單一設(shè)備硬件電路如下圖所示(EEPROM-24C02為例)：

特別說明：

多個(gè)器件連接在一條總線上時(shí)，SDA、SCL上各有一個(gè)上拉電阻便可.

通信模式

I2C總線支持三種模式： 標(biāo)準(zhǔn)模式 、 快速模式 、 高速模式 ，其對應(yīng)的速率如下表所示：

I2C協(xié)議整體時(shí)序

對于一個(gè)完整的I2C協(xié)議而言，其包括起始位、主從數(shù)據(jù)交互以及停止位。整體時(shí)序、組成如下所示：

02 I2C讀寫時(shí)序介紹

I2C總線上的設(shè)備主動發(fā)起通信時(shí)作為主機(jī)，被動接收時(shí)作為從機(jī)。因此對于I2C讀寫時(shí)序而言，分為主機(jī)、從機(jī)讀寫時(shí)序。本篇主要是描述主機(jī)的讀寫時(shí)序操作，從機(jī)的時(shí)序不在此系列推文分享。

I2C寫時(shí)序(主機(jī))

對于I2C主機(jī)在SCL時(shí)鐘驅(qū)動下的基本寫時(shí)序組成如下所示：

I2C讀時(shí)序(主機(jī))

對于I2C主機(jī)在SCL時(shí)鐘驅(qū)動下的基本讀時(shí)序組成如下所示：

特別說明：

I2C主機(jī)的讀寫時(shí)序的起始位、控制幀、控制幀應(yīng)答以及停止位是一致的，差異主要體現(xiàn)在是數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)幀的應(yīng)答的主從方向上。

03 文章總結(jié)

I2C總線以其外圍電路簡單、占用PCB面積小、總線可掛載多節(jié)點(diǎn)設(shè)備等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，因此，對于學(xué)習(xí)I2C總線的電路結(jié)構(gòu)、時(shí)序還是很有必要的。