i2c总线信号时序分析

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1、I2C总线信号时序分析查看最近90天中添加的最新产品台式仪器完美组合：轻松互连智能调试最新电子元器件资料免费下载派睿电子TI有奖问答-送3D汽车鼠标超低噪声DC/DC微型模块LTM4606/12IR推出采用焊前金属的汽车级绝缘栅双极晶体管符合人体工程学的平衡器全球电子连接器生产商—samtec最新断路器保护套Tektronix全球示波器第一品牌　　在I2C总线通信的过程中，参与通信的双方互相之间所传输的信息种类归纳如下。 　　主控器向被控器发送的信息种类有：启动信号、停止信号、7位地址码、读／写控制位、10位地址码、数据字节、重启动信号、应答信号、时钟脉冲。

2、 　　被控器向主控器发送的信息种类有：应答信号、数据字节、时钟低电平。 　　下面对I2C总线通信过程中出现的几种信号状态和时序进行分析。 　　①总线空闲状态。 　　I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。 　　②启动信号。 　　在时钟线SCL保持高电平期间，数据线SDA上的电平被拉低（即负跳变），定义为I2C总线总线的启动信号，它标志着一次数据传输的开始。　　启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。启动信号是由主控

3、器主动建立的，在建立该信号之前I2C总线必须处于空闲状态，如图1所示。　　图1 I2C总线上的启动信号和停止信号　　③停止信号。 　　在时钟线SCL保持高电平期间，数据线SDA被释放，使得SDA返回高电平（即正跳变），称为I2C总线的停止信号，它标志着一次数据传输的终止。 　　停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号，停止信号也是由主控器主动建立的，建立该信号之后，I2C总线将返回空闲状态。 　　④数据位传送。   　　在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数

4、据。 　　进行数据传送时，在SCL呈现高电平期间，SDA上的电平必须保持稳定，低电平为数据0，高电平为数据1。 　　只有在SCL为低电平期间，才允许SDA上的电平改变状态。逻辑0的电平为低电压，而逻辑1的电平取决于器件本身的正电源电压VDD（当使用独立电源时），如图2所示。　　图2 I2C总线上的数据位传送　　⑤应答信号。 　　I2C总线上的所有数据都是以8位字节传送的，发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。 　　应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电

5、平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。 　　对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。　　如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P，如图3所示。　　图3I2C总线上的应答时序　　⑥插入等待时间。 　　如果被控器需要延迟下一个数据字节开始传送的时间，则可以通过把时钟线SCL电平拉低并且保持，使主控器进入等待状态。 　　一旦被控器释放时钟线

6、，数据传输就得以继续下去，这样就使得被控器得到足够时间转移已经收到的数据字节，或者准备好即将发送的数据字节。 　　带有CPU的被控器在对收到的地址字节做出应答之后，需要一定的时间去执行中断服务子程序，来分析或比较地址码，其间就把SCL线钳位在低电平上，直到处理妥当后才释放SCL线，进而使主控器继续后续数据字节的发送，如图4所示。　　图4I2C总线上的插入等待时间　　⑦重启动信号。 　　在主控器控制总线期间完成了一次数据通信（发送或接收）之后，如果想继续占用总线再进行一次数据通信（发送或接收），而又不释放总线，就需要利用重启动Sr信号时序。 　　重启动信号Sr

7、既作为前一次数据传输的结束，又作为后一次数据传输的开始。利用重启动信号的优点是，在前后两次通信之间主控器不需要释放总线，这样就不会丢失总线的控制权，即不让其他主器件节点抢占总线。　　⑧时钟同步。 　　如果在某一I2C总线系统中存在两个主器件节点，分别记为主器件1和主器件2，其时钟输出端分别为CLK1和CL【0，它们都有控制总线的能力。 　　假设在某一期间两者相继向SCL线发出了波形不同的时钟脉冲序列CLK1和CLK2（时钟脉冲的高、低电平宽度都是依靠各自内部专用计数器定时产生的），在总线控制权还没有裁定之前这种现象是可能出现的。 　　鉴于I2C总线的“线与”

8、特性，使得时钟线SCL上得到的时钟信号波形，既不像主