I2C协议总结

本文详细描述了一种仅需两条总线的串行通信协议,如I2C,包括其工作原理、地址设定、数据传输(含起始、停止条件、响应机制)、仲裁过程以及通信流程,特别强调了多主机环境下的数据同步和冲突解决方法。

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特征:
1.只要求两条总线线路,
一条串行数据线SDA,一条串行时钟线SCL

2.每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机
从机关系软件设定地址,主机可以作为主机发送器或主机接收器

3.多主机总线,如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏

4.串行的 8 位双向数据传输位速率在
标准模式下可达 100kbit/s
快速模式下可达 400kbit/s
高速模式下可达 3.4Mbit/s

起始条件:
当SCL 线是高电平时,SDA 线从高电平向低电平切换
停止条件:
当 SCL 是高电平时,SDA 线由低电平向高电平切换

起始和停止条件一般由主机产生

传输:
发送到 SDA 线上的每个字节必须为 8 位 每次传输可以发送的字节数量不受限制 每个字节后必须跟一个响应位。

响应:
数据传输必须带响应,相关的响应时钟脉冲由主机产生,在响应的时钟脉冲期间,
发送器释放 SDA 线。

在响应的时钟脉冲期间 接收器必须将 SDA 线拉低 使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。

仲裁:
主机只能在总线空闲的时侯启动传输,两个或多个主机可能在起始条件的最小持续时间内产生一个起始条件,结果在总线上产生一个规定的起始条件。

当 SCL 线是高电平时,仲裁在 SDA 线发生
这样在其他主机发送低电平时,发送高电平的主机将断开它的数据输出级
因为总线上的电平与它自己的电平不相同

通信流程:

在起始条件后,发送了一个从机地址,这个地址共有 7 位,紧接着的第 8 位是数据方向位R/ W,0表示发送写,1表示请求数据读,数据传输一般由主机产生的停止位P终止,但是如果主机仍希望在总线上通讯,它可以产生重复起始条件Sr和寻址另一个从机,而不是首先产生一个停止条件,在这种传输中可能有不同的读写格式结合

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