I2C读写时序

1. I2C写时序图:

    注意:最后一个byte后,结束标志在第十个CLK上升沿之后:

 

2. I2C读时序图:

    注意:restart信号格式;读操作结束前最后一组clk的最后一个上升沿,主机应发送NACK(之前的读clk后最后一个bit发送ACK),然后再发送结束标志。

### I2C协议的读写时序图及其实现详解 I2C(Inter-Integrated Circuit)是一种广泛使用的串行通信协议,由主设备和从设备通过两条信号线(SCL和SDA)进行数据交换。以下是关于I2C读写时序图及其软件实现的详细解析。 #### 一、I2C读写时序图解析 I2C协议的核心在于其严格的时序控制,包括起始信号、停止信号、地址发送、数据读取和写入等阶段。以下为关键时序图的解析: 1. **起始信号** 起始信号是I2C通信的开始标志,当SCL保持高电平时,SDA从高电平变为低电平表示起始信号[^1]。 2. **停止信号** 停止信号是I2C通信的结束标志,当SCL保持高电平时,SDA从低电平变为高电平表示停止信号[^1]。 3. **地址发送** 在起始信号之后,主设备会在SCL的每个时钟周期内发送7位从设备地址,第8位表示读/写方向(0表示写,1表示读)。从设备接收到地址后会返回一个应答位(ACK),表示已准备好接收或发送数据[^2]。 4. **数据写入** 写操作中,主设备将数据逐位发送到SDA线上,每8位数据后,从设备返回一个ACK信号以确认数据接收成功。数据必须在SCL的上升沿之前稳定,并在下降沿采样[^3]。 5. **数据读取** 读操作中,主设备控制SCL时钟,从设备将数据逐位发送到SDA线上。主设备在每8位数据后发送一个ACK信号(除了最后一位发送NACK以表示读取结束)。数据在SCL的上升沿改变,并在下降沿采样[^3]。 #### 二、I2C读写时序的代码实现 以下是基于FPGA或微控制器的I2C读写时序的伪代码实现示例: ```python def i2c_start(): # 拉低SDA线,保持SCL高电平 set_sda_high() set_scl_high() set_sda_low() def i2c_stop(): # 拉低SDA线,然后拉高SCL线,再拉高SDA线 set_sda_low() set_scl_high() set_sda_high() def i2c_write_byte(data): for i in range(8): if data & (1 << (7 - i)): set_sda_high() else: set_sda_low() set_scl_high() set_scl_low() return i2c_read_ack() # 等待从设备返回ACK def i2c_read_ack(): set_sda_high() set_scl_high() ack = read_sda() set_scl_low() return ack def i2c_read_byte(last=False): data = 0 for i in range(8): set_scl_high() if read_sda(): data |= (1 << (7 - i)) set_scl_low() if last: i2c_send_nack() # 最后一次读取发送NACK else: i2c_send_ack() # 非最后一次读取发送ACK return data def i2c_send_ack(): set_sda_low() set_scl_high() set_scl_low() def i2c_send_nack(): set_sda_high() set_scl_high() set_scl_low() ``` #### 三、总结 I2C协议的读写时序图和其实现需要严格遵循标准时序规范。起始信号和停止信号用于界定通信的开始和结束,地址发送用于选择目标设备,数据读写则依赖于SCL时钟同步和SDA数据线上的数据传输。上述代码实现了I2C的基本功能,适用于微控制器或FPGA开发环境[^2]。 ---
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