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:
- UM10204 I2C-bus specification and user manual Rev. 7.0
- 一文看懂I2C協議 - 王超的文章 - 知乎
- I²C(IIC)匯流排協議詳解—完整版 - 曾小慶的文章 - 知乎
- 單片機I2C通信入門(上):硬體部分有哪些註意點?
- 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
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 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。