I2C

来源:https://www.cnblogs.com/HoNorthNorth/p/18187435
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I2C I2C 1. I2C是什麼? 2. I2C匯流排的特點 3. 5種速率模式 3. I2C匯流排的硬體設計 4. I2C匯流排協議 4.1. I2C匯流排術語的定義 4.2. 數據傳輸方式 4.3. 4種信號 5. 總結 others 參考鏈接: UM10204 I2C-bus specificati ...


I2C

參考鏈接:

  1. UM10204 I2C-bus specification and user manual Rev. 7.0
  2. 一文看懂I2C協議 - 王超的文章 - 知乎
  3. I²C(IIC)匯流排協議詳解—完整版 - 曾小慶的文章 - 知乎
  4. 單片機I2C通信入門(上):硬體部分有哪些註意點?
  5. 單片機I2C通信入門(下):三份文件搞清楚I2C通信協議

1. I2C是什麼?

I2C的全稱是Inter-Integrated Circuit,意思是晶元與晶元之間的通訊。它是由Philips(飛利浦)公司,現NXP(恩智浦)半導體開發的一種簡單的雙向兩線制匯流排協議標準。

2. I2C匯流排的特點

翻譯自UM10204 I2C-bus features

  • 只需要兩線:一個串列數據線(SDA),一個串列時鐘線(SCL)
  • 連接到匯流排的每一個設備都可以通過唯一的地址進行軟體定址,並且始終存在簡單的控制器/目標關係;控制器可以作為控制器-發送器或者控制器-接收器運行。
  • 是真正的多控制匯流排,包括衝突檢測和仲裁,以防止在兩個或更多個控制器同時啟動數據傳輸時損壞數據。
  • 串列、8位、雙向數據傳輸在標準模式下最高可達100 kbit/s,在快速模式下最高可達400 kbit/s,在快速模式+下最高可達1 Mbit/s,在高速模式下最高可達3.4 Mbit/s。
  • 串列、面向 8 位的單向數據傳輸,在超快模式下傳輸速度高達 5 Mbit/s。
  • 片內濾波可抑制匯流排數據線上的尖峰,以保持數據完整性。
  • 可連接到同一匯流排的IC數量僅受最大匯流排電容的限制。在某些情況下,可能允許更大的電容。

3. 5種速率模式

速率模式-ch 速率模式-en 速率 備註
標準模式 Standard-mode 100 kbit/s
快速模式 Fast-mode 400 kbit/s
快速模式+ Fast-mode Plus 1 Mbit/s
高速模式 High-speed mode 3.4 Mbit/s
超快模式 Ultra Fast-mode 5Mbps 單向傳輸

3. I2C匯流排的硬體設計

I2C匯流排對於設備上的IO口進行了一些閹割,匯流排在預設狀態下是高電平,MOS管導通時變為低電平。

I2C匯流排為瞭解決多設備共用匯流排而不燒毀電路的問題,採用了開漏輸出的方案,配合上拉電阻,可以輸出完整的高低電平。上拉電阻值,在匯流排設備多,速度要求高的時候可以設置相對小一些。

4. I2C匯流排協議

4.1. I2C匯流排術語的定義

Term 術語 Description 描述
Transmitter 發射機 向匯流排發送數據的設備
Receiver 接收機 從匯流排接收數據的設備
Controller 控制器 啟動傳輸、生成時鐘信號並終止傳輸的設備
Target 目標 控制器定址的設備
Multi-controller 多控制器 多個控制器可以嘗試同時控制匯流排,而不會損壞消息
Arbitration 仲裁 程式以確保如果多個控制器同時嘗試控制匯流排,則只允許一個控制器這樣做,並且獲勝消息不會損壞
Synchronization 同步 同步兩個或多個設備的時鐘信號的過程

獲勝消息:在多個控制器爭奪匯流排控制權的過程中,最終成功獲得控制權的控制器所發送的信息

4.2. 數據傳輸方式

  1. 假設微控制器 A 想要向微控制器 B 發送信息:
    • A(控制器)定址 B(目標)
    • A(控制器-發送器),將數據發送到B(目標接收器)
    • A 終止傳輸。
  2. 如果 A 想要從 B 接收信息:
    • A(控制器)定址 B(目標)
    • A(控制器-接收器)從 B(目標發送器)接收數據
    • A 終止傳輸。

4.3. 4種信號

  1. 起始信號
    • SCL處於高電平時,SDA由高到低變化,這種信號是起始信號。
  2. 停止信號
    • SCL處於高電平時,SDA由低到高變化,這種信號是停止信號。
  3. 應答信號
    • I2C最大的一個特點就是有完善的應答機制,從機接收到主機的數據時,會回覆一個應答信號來通知主機表示“我收到了”。
    • 應答信號出現在1個位元組傳輸完成之後,即第9個SCL時鐘周期內,此時主機需要釋放SDA匯流排,把匯流排控制權交給從機,由於上拉電阻的作用,此時匯流排為高電平,如果從機正確的收到了主機發來的數據,會把SDA拉低,表示應答響應。
  4. 非應答信號
    • 當第9個SCL時鐘周期時,SDA保持高電平,表示非應答信號。

5. 總結

  1. I2C 4種信號的分別是什麼形式?

others

只能說自己對於I2C的瞭解程度還是不夠的。之前使用I2C,無非是驅動OLED屏幕、讀取感測器的值這樣的任務,沒有使用I2C匯流排連接多個設備使用。以後一定要做個小項目切身體驗一下,加深理解。


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