I2C典型读写时序

<think>好的,我现在需要详细解释I2C协议的读写时序细节,并配上图解。首先,我需要回忆I2C的基本结构和信号线。I2C有SDA和SCL两条线,都是开漏结构,需要上拉电阻。通信由主机控制,分为起始条件、地址传输、数据传输和停止条件几个部分。 接下来,读写时序的区别。主机在发送设备地址后,根据读写位(R/W)决定数据传输方向。操作时,主机会释放SDA线,让从机发送数据;写操作则是主机继续控制SDA线发送数据。 需要详细描述每个步骤的时序,比如起始条件是在SCL高电平时,SDA由高变低。地址帧包括7位地址和1位读写位,然后是ACK。数据帧同样在每个字节后有ACK。停止条件是SCL高电平时,SDA由低变高。 图解部分可能需要用ASCII或文字描述,因为无法插入图片。可以分步骤画出来,比如起始信号、地址传输、ACK、数据传输、停止信号。 还要注意时序图中的高低电平变化和时钟同步。可能引用用户提供的参考文献,比如引用[3]提到的开始位和结束位的波形,说明数据必须在开始和结束之间传输。 需要检查是否有遗漏的细节,如重复起始条件、时钟拉伸、多主机仲裁等,但用户可能主要关注基础读写时序,所以先集中在基本流程。 最后生成相关问题,确保符合用户的要求,比如如何检测ACK,或如何处理多字节传输。</think>### I2C协议读写时序详解 #### 一、基础信号定义 1. **起始条件(START)** 当$SCL$为高电平时,$SDA$从高电平跳变到低电平,标志通信开始[^3]。 $$SDA: \_\_‾‾‾\underline{\quad\quad}\\ SCL: ‾‾‾‾‾‾‾‾$$ 2. **停止条件(STOP)** 当$SCL$为高电平时,$SDA$从低电平跳变到高电平,标志通信结束[^3]。 $$SDA: \underline{\quad\quad}‾‾‾\\ SCL: ‾‾‾‾‾‾‾‾$$ --- #### 二、写操作时序(主机→从机) 1. **步骤分解** - **① 发送起始条件** - **② 发送7位从机地址 + 1位写标志(0)** 例如:地址$0x50$的写操作对应二进制序列`1010000 0` - **③ 等待从机应答(ACK)** 从机在第9个时钟周期将$SDA$拉低表示应答[^1]。 - **④ 发送数据字节(8位)** 每发送1字节后等待ACK。 - **⑤ 重复步骤④(可选多字节传输)** - **⑥ 发送停止条件** 2. **时序示例** ``` START | ADDR+W | ACK | DATA1 | ACK | ... | DATA N | ACK | STOP ``` --- #### 三、操作时序(从机→主机) 1. **步骤分解** - **① 发送起始条件** - **② 发送7位从机地址 + 1位标志(1)** 例如:地址$0x50$的操作对应`1010000 1` - **③ 等待从机应答(ACK)** - **④ 接收数据字节(8位)** 主机在第9个时钟周期发送ACK(拉低)确认接收成功;发送NACK(保持高电平)表示取结束[^1]。 - **⑤ 重复步骤④(可选多字节接收)** - **⑥ 发送停止条件** 2. **时序示例** ``` START | ADDR+R | ACK | DATA1 | ACK | ... | DATA N | NACK | STOP ``` --- #### 四、关键时序细节 1. **数据有效性** 数据在$SCL$高电平时必须保持稳定,仅在$SCL$低电平时允许变化[^1]。 2. **ACK/NACK机制** - **ACK**:接收方在**第9个时钟周期**拉低$SDA$。 - **NACK**:接收方保持$SDA$高电平,通常用于终止操作。 3. **时序图简化表示** ``` SCL: _|‾|_|‾|_|‾|... (周期性时钟) SDA: 起始位→地址/数据位→ACK位→停止位 ``` ---
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