I2C總線在單片機上的實現

總線的運行（數據傳輸）由主機控制。所謂主機是指啟動數據的傳送（發出啟動信號）、發出時鐘信號以及傳送結束時發出停止信號的設備，通常主機都是微處理器。被主機尋訪的設備稱為從機。為了進行通訊，每個接到I2C總線的設備都有一個唯一的地址，以便于主機尋訪。主機和從機的數據傳送，可以由主機發送數據到從機，也可以由從機發到主機。凡是發送數據到總線的設備稱為發送器，從總線上接收數據的設備被稱為接受器。

I2C 總線上允許連接多個微處理器以及各種外圍設備，如存儲器、LED及LCD驅動器、A/D及D/A轉換器等。為了保證數據可靠地傳送，任一時刻總線只能由某一臺主機控制，各微處理器應該在總線空閑時發送啟動數據，為了妥善解決多臺微處理器同時發送啟動數據的傳送（總線控制權）沖突，以及決定由哪一臺微處理器控制總線的問題，I2C總線允許連接不同傳送速率的設備。多臺設備之間時鐘信號的同步過程稱為同步化。

2 I2C數據傳輸

在I2C 總線傳輸過程中，將兩種特定的情況定義為開始和停止條件（見圖3）：當SCL保持“高”時，SDA由“高”變為“低”為開始條件；當SCL保持“高”且 SDA由“低”變為“高”時為停止條件。開始和停止條件均由主控制器產生。使用硬件接口可以很容易地檢測到開始和停止條件，沒有這種接口的微機必須以每時鐘周期至少兩次對SDA取樣，以檢測這種變化。

SDA線上的數據在時鐘“高”期間必須是穩定的，只有當SCL線上的時鐘信號為低時，數據線上的“高”或“低”狀態才可以改變。輸出到SDA線上的每個字節必須是8 位，每次傳輸的字節不受限制，但每個字節必須要有一個應答ACK。如果一接收器件在完成其他功能（如一內部中斷）前不能接收另一數據的完整字節時，它可以保持時鐘線SCL為低，以促使發送器進入等待狀態；當接收器準備好接受數據的其它字節并釋放時鐘SCL后，數據傳輸繼續進行。I2C數據總線傳送時序如圖 4所示。

數據傳送具有應答是必須的。與應答對應的時鐘脈沖由主控制器產生，發送器在應答期間必須下拉SDA線。當尋址的被控器件不能應答時，數據保持為高并使主控器產生停止條件而終止傳輸。在傳輸的過程中，在用到主控接收器的情況下，主控接收器必須發出一數據結束信號給被控發送器，從而使被控發送器釋放數據線，以允許主控器產生停止條件。合法的數據傳輸格式如下：