通俗易懂：I2c总线_i2c接口图片_赖神 | 嵌入式的博客-程序员宅基地

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I2c:

  • 简介

  • 来源：I2C总线是一种简单、双向二线制同步串行总线。只有两条线
  • 作用：器件间近距离经常性数据通信（器件间：是在一块板子之内）
  • 比如hi3518ev200和外部的sensor传感器接口就是使用i2c总线的
  • 下图是使用i2c接口的OLED显示屏

  • 硬件IO

  • 两条线，分别是：
  • SDA（串行数据线）:传输通信数据。
  • SCL（串行时钟线）:传输CLK信号，一般是I2C主设备向从设备提供时钟的通道。

  • 特性

  • 串行:所有的数据以位为单位在SDA线上串行传输。（把数据拆分为一位一位传输）。
  • 同步。
  • 半双工
  • 低速率：I2C一般是用在同一个板子上的2个IC之间的通信，而且用来传输的数据量不大，所以本身通信速率很低，一般几百KHz
  • 采用主从模式(Master—Slave)架构，分主设备和从设备，既可以1个主设备对1个从设备，也可以1个主设备对多个从设备。
  • 主设备来负责调度i2c总线，决定某一时间和哪个从设备通信。
  • 注意：同一时间内，I2C的总线上只能传输一对设备（一个主设备和一个从设备）的通信信息，所以同一时间只能有一个从设备和主设备通信，其他从设备处于“冬眠”状态，不能出来捣乱，否则通信就乱套了。
  • I2C主设备怎么识别从设备的呢？
  • 每一个I2C从设备在通信中都有一个I2C从设备地址，这个设备地址是从设备本身固有的属性，然后通信时主设备需要知道自己将要通信的那个从设备的地址，然后在通信中通过地址来甄别是不是自己要找的那个从设备。

  • 通信时序

  • 起始条件：SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换。
  • 停止条件：SCL线是高电平时，SDA线从低电平向高电平切换。
  • 重复起始条件：和起始条件相似，重复起始条件发生在停止条件之前。主机想继续给从机发送消息时，一个字节传输完成后可以发送重复起始条件，而不是产生停止条件。
  • ACK:从设备在第9个clk，把SDA线拉低，表示响应
  • NACK：从设备在第9个clk，没有把SDA线拉低，SDA保持高电平，表示没有响应
  • 数据有效性：SCL处于高电平时数据有效，此时SDA必须保持稳定；SCL处于低电平时SDA才能变化

  • 通信过程

  • 主设备往从设备写数据
    • 主设备发起起始信号，然后从设备地址和写标志位一共8bit，需要8clk，到9clk，从设备回复应答信号或非应答信号,如果是非应答信号则主设备会发起停止信号停止通信;
    • 如果是应答信号，则主设备会继续发送从设备指定寄存器地址，从设备ask,之后主设备发送指定数据给指定到指定寄存器地址完成写数据，从设备ask
    • 最后主设备发送停止信号，停止通信
  • 主设备从从设备读数据
    • 主设备发起起始信号，发送从设备地址和写标志位，从设备回复应答信号或非应答信号，如果是非应答信号则主设备会发起停止信号停止通信
    • 如果是应答信号，则主设备会继续发送从设备指定寄存器地址，从设备ask；
    • 之后主设备重新发起一次起始信号，然后发送从设备地址和读标志位，从设备ask
    • 之后主设备读取从设备指定寄存器数据，然后主设备发起一个非应答信号，最后主设备发送停止信号，停止通信

  • 数据传输格式

  • 主设备在每个通信周期会先发送从设备地址和读写标志位
  • 从设备地址有7bit,首位是MSB；读写标志位是1-bit（R/W）的操作符，1表示读，0表示写
  • 发送方发送一段数据后，接收方需要回应一个ACK。这个响应本身只有1个bit位，不能携带有效信息，只能表示2个意思（要么表示收到数据，即有效响应；要么表示未收到数据，无效响应）

  • I2C控制器

  • 通信双方本质上是通过时序在工作，但是时序会比较复杂不利于SoC软件完成，于是乎解决方案是SoC内部内置了硬件的控制器来产生通信时序。这样我们写软件时只需要向控制器的寄存器中写入配置值即可，控制器会产生适当的时序在通信线上和对方通信。
  • 本文参考：I2C详解（一）_sternlycore的博客-程序员宅基地_i2c
  • 一文看懂I2C协议 - 知乎
  • I2C总线_百度百科
  • 侵删

    

       

 

 

 
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