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：

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

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

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。