為什么I2C總線會難住這么多人？

I2C總線在嵌入式系統中很常見，但最近在一個群（可能是初學者群）交流的信息，讓我比較吃驚，很多人連I2C總線基本的知識都不清楚。今天就來給大家講講I2C總線的時序。

很多電子工程師都應該從 EEPROM 通信了解到的I2C總線，其實，I2C總線遠不止于 EEPROM 存儲器，它也有類似485、SPI等應用場景。

EEPROM存儲器系統架構圖

位傳輸

I2C總線是由飛利浦(Philips)公司開發的一種雙向二線制同步串行總線，實現有效的IC間的控制，它只需要兩根線(SDA和SCL)即可在連接于總線上的器件之間傳送信息。

I2C總線在傳輸數據都是按照bit來傳送。SCL為時鐘線，SDA為數據線；在SCL時鐘線為高電平時，SDA數據線上的電平不允許被修改，SCL時鐘線為低電平時，SDA數據線上的電平可為高/低。

I2C總線的位傳輸

起始條件：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平切換；表示開始傳送數據。

停止條件：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變；表示結束傳送數據。

空閑條件：I2C總線的SDA和SCL兩條信號線同時處于高電平時；表示空閑狀態。

起始和停止條件

數據傳輸

字節傳輸

發送數據時，由主機先發送一個起始信號，再將SDA信號切換為輸出模式，然后將8位數據依次由高到低發送出去；

發送完成后，主機將SDA信號切換為輸入模式，等待叢機回應ACK或NAK；再發下一筆數據

I2C總線數據傳輸

叢機地址

在I2C總線系統中，每個設備都有它的固定地址，一般由芯片的A0,A1和A2決定。叢機地址字節由七位地址位(D7-D1位)和一位方向位(為D0位)組成。

器件地址的D7-D4一般都是被廠家固定了為1111，余下的D3，D2和D1連接到芯片的A2，A1和A0決定；D0為0x00表示寫，D0為0x01表示讀。大家看例程都是些0xA0和0xA1就是這個原因。

EEPROM的器件地址

讀寫過程

1.寫數據過程

1.主機發送I2C總線停止信號，防止總線忙寫數據失敗

2.主機發送I2C總線復位信號，確保寫數據之前總線處于空閑狀態

3.主機發送I2C總線開始信號，啟動一次數據的寫入

4.主機發送I2C叢機地址和寫模式(W/R=0)信號，并且等待一個叢機的應答信號

5.主機接收到ACK的應答信號后，開始多個字節的寫入，每寫完一個字節需要等待一個叢機的應答信號

6.主機接收到ACK的應答信號后，發送2IC總線停止信號，確保總線處于空閑狀態

2.讀數據過程

1.主機發送I2C總線停止信號，防止總線忙寫數據失敗

2.主機發送I2C總線復位信號，確保讀數據之前總線處于空閑狀態

3.主機發送I2C總線開始信號，啟動一次數據讀取

4.主機發送I2C叢機地址和讀模式(W/R=1)信號，并且等待一個叢機的應答信號

5.主機接收到ACK的應答信號后，開始多個字節的讀取，每讀完一個字節需要給叢機發送一個ACK應答信號

6.主機接收到ACK的應答信號后，發送I2C總線停止信號，確保總線處于空閑狀態

主機讀/寫數據過程

結語

I2C總線在嵌入式應用中非常廣泛，基本上所有的電力電子設備都會用到這個總線；

筆者根據自身多年的工作經驗，記錄下了我對它的理解，如果有寫的不對，希望大家能多多指出，今天的I2C總線就先寫到這里，希望對大家有幫助。