2021年10月26日 | #51单片机# I2C时序初步认识和寻址模式

I2C，由PHILIIPS公司开发的两线式串行总线（SCL和SDA），是一种常用的通信协议，多用于连接微处理器及其外围芯片。

I2C的特点：1.接口方式简单。2.两条线可挂多个参与通信的器件，即多机模式。且任一器件都可作为主机（同一时刻只能有一个主机）。

相比与UART通信，I2C属于同步通信。SCL时钟线负责收发双方的时钟节拍，SDA数据线负责传输数据。 I2C的发送方和接收方都以SCL的时钟节拍为基准进行数据发送与接收。

从应用上来说，UART通信多用于板间通信，如：单片机和计算机。I2C多用于板内通信，如：单片机和E2PROM。

I2C时序初步认识

硬件上，I2C总线由SCL时钟总线和SDA数据总线两条线构成。连接到I2C总线的所有器件，SCL相连，SDA相连。

I2C上的任一设备都可做主机（绝大多数情况下是单片机做主机）。

I2C总线是开漏引脚并联的结构其外部有上拉电阻，此时，线与线之间有着‘与’的逻辑关系。也就是说所有接入器件保持高电平，总线才会是高电平。一旦有设备输出低电平，总线就会变成低电平。这也是为什么任一设备都可为主机，因为任一设备都可输出低电平。

开漏引脚图：

总线上的每一个器件都有唯一属于自己的地址。信息传输中，识别地址可分辨出属于自己的信息。

I2C通信原则：高位在前，低位在后。

I2C中有起始信号、数据传输和停止信号。

I2C时序流程图：

I2C数据传输可一次传输任意数量的字节。每个字节末会跟着一位数据，该数据位叫应答位，通常用ACK表示，类似于UART的停止位。

起始信号：SCL为高电平期间，SDA由高电平向低电平转变，产生的下坡沿（上图中的start部分）。

数据传输：只有当SCL为低电平时，SDA可变化。当SCL为高电平时，SDA不可变化，因为此时接收方要读取当前SDA的电平信号，以此来保证SDA的稳定。

停止信号：SCL为高电平期间，SDA由低电平向高电平变化，产生的上升沿（上图中的Stop部分）。

I2C寻址模式

经历起始信号（Start）后，主机要发送一个从机的地址，地址一共7位，第8位是数据方向位（R/W），‘0’表示接下来要发送数据（写），‘1’表示接下来是请求数据（读）。发送完这8位后，若发送的这个地址存在，主机应收到为’0’的ACK回应（即拉低SDA）。若地址不存在，主机应收到为’1’的ACK回应（即SDA保持高电平）。

下面有一段关于I2C寻址的演示代码

#include

#include

#define I2CDelay(){_nop();_nop();_nop();_nop();}

//_nop()函数包含在intrins.h文件中，可进行精准延时，一个_nop()就是一个机器周期。

sbit I2C_SCL = P0^0;

sbit I2C_SDA = P0^1;

sbit LED = P1^0;

bit I2CAddressing(unsigned char addr);//I2C寻址函数，即检查地址位addr的器件是否存在，返回值为从器件应答值

void main()

{

bit ack;

ack = I2CAddressing(0X50); //判断0X50地址是否存在

if(ack == 1)    //存在

LED = 0;    //LED灯亮起

while(1);

}

//产生总线起始信号

void I2CStart()

{

I2C_SDA = 1; //首先确保SDA，SCL都是高电平

I2C_SCL = 1;

I2CDelay();

I2C_SDA = 0; //先拉低SDA

I2CDelay();

I2C_SCL = 0; //再拉低SCL

}

//产生总线停止信号

void I2CStop()

{

I2C_SCL = 0; //首先确保SDA，SCL都是低电平

I2C_SDA = 0;

I2CDelay();

I2C_SCL = 1; //先拉高SCL

I2CDelay();

I2C_SCA = 1; //再拉高SDA

I2CDelay();

}

bit I2CWrite(unsigned char dat)

{

bit ack; //用于暂存应答位的值

unsigned char mask; //用于探测字节内某一位值的掩码变量

for (mask = 0X80; mask!=0; mask>>=1)    //从高位到低位依次进行

{

if((mask&dat) == 0)     //该位的值输出到SDA上

I2C_SDA = 0;

else

I2C_SDA = 1;

I2CDelay();

I2C_SCL = 1; //拉高SCL

I2CDelay();

I2C_SCL = 0; //再拉低SCL，完成一个位周期

}

I2C_SDA = 1; //8位数据发送完后，主机释放SDA，以检测从机应答

I2CDelay();

I2C_SCL = 1; //拉高SCL

ack = I2C_SDA; //读取此时的SDA值即从机应答值

I2CDelay();

I2C_SCL = 0; //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线

return ack; //返回从机应答位

}

bit I2CAddressing(unsigned char addr)

{

bit ack;    

I2CStart(); //产生起始位，即启动一次总线操作

ack = I2CWrite(addr<<1); //器件地址需左移一位，因为寻址命令的最低位为读写为，用于表示之后的操作是读是写

I2CStop(); //不需进行后续读写，直接停止本次总线操作

return ack;

}