i2c总线介绍与24c02芯片

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1、什么是I2C总线？I2C(Inter－IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。也可以简单地理解为I2C是微控制器与外围芯片的一种通讯协议。在不同的书籍中，可能会称为I2C，IIC，或者I平方C，但是概念也是一样的，只是叫法不同。一﹑I2C总线特点1、只要求两条总线线路：一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL；　　2、每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机/从机关系软件设定地址，主机可以作为主机发送器或主机接收

2、器；　　3、它是一个真正的多主机总线，如果两个或更多主机同时初始化，数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏；　　4、串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s；　　5、连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制。I2C总线的优点非常多，其中最主要体现在1：硬件结构上具有相同的接口界面；2：电路接口的简单性；3：软件操作的一致性。I2C总线占用芯片的引脚非常的少，只需要两组信号作为通信的协议，一条为数据线（

3、SDA），另一条为时钟线（SCL）。因此减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，所以降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线还具备了另一个优点，就是任何能够进行发送和接收数据的设备都可以成为主控机。当然，在任何时间点上只能允许有一个主控机。图5-20（总线连接图）二﹑I2C总线工作原理图5-20为I2C总线的连接图。I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在单片机与被控IC之间，最高传送速率100kbps。各种I2C器件

4、均并联在这条总线上，就像电话线网络一样不会互相冲突，要互相通信就必须拨通其电话号码，每一个I2C模块都有唯一地址。并接在I2C总线上的模块，既可以是主控器（或被控器），也可以是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。I2C总线在传送数据过程中共有四种类型信号，它们分别是：起始信号、停止信号﹑应答信号与非应答信号。时钟线和数据线都为高说明总线处在空闲状态。三﹑I2C总线数据的传送规则起始信号：在I2C总线工作过程中，当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，定义为起始信号，起始信号由主控机产生。如图5-

5、21所示 图5-21（开始信号）停止信号：当SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，定义为停止信号，此信号也只能由主控机产生。如图5-22所示。 图5-22（停止信号）应答信号：I2C总线传送的每个字节为8位，受控的器件在接收到8位数据后，在第9个脉冲必须输出低电平作为应答信号，同时，要求主控器在第9个时钟脉冲位上释放SDA线，以便受控器发出应答信号，将SDA拉低，表示接收数据的应答（如图5-23所示）。若果在第9个脉冲收到受控器的非应答信号（如图5-24所示），则表示停止数据的发送或接收。图5-23（应答

6、信号）5-24（非应答信号）其次，每启动一次总线，传输的字节数没有限制。主控件和受控器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件控制，也就是说必须由主控器产生时钟信号﹑起始信号﹑停止信号。在时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，数据线上的数据状态仅在时钟为低电平的期间才能改变（如图5-25），而当时钟线为高电平的期间，数据线状态的改变被用来表示起始和停止条件（如图5-21与5-22所示）。图5-25（数据的有效性）图5-26为总线的完整时序，在这里有一点要加以说明的，当主控器接收数据时，在最后一个

7、数据字节，必须发送一个非应答信号，使受控器释放数据线，以便主控器产生一个停止信号来终止总线的数据传送。图5-26（总线的完整时序）下面我们来看一下关于I2C总线的读操作与写操作： 图5-27（总线写格式）写操作就是主控器件向受控器件发送数据，如图5-27所示。首先，主控器会对总线发送起始信号，紧跟应该是第一个字节的8位数据，但是从地址只有7位，所谓从地址就是受控器的地址，而第8位是受控器约定的数据方向位，“0”为写，从图5-26中我们可以清楚地看到发送完一个8位数之后应该是一个受控器的应答信号。应答信号过后就是第

8、二个字节的8位数据，这个数多般是受控器件的寄存器地址，寄存器地址过后就是要发送的数据，当数据发送完后就是一个应答信号，每启动一次总线，传输的字节数没有限制，一个字节地址或数据过后的第9个脉冲是受控器件应答信号，当数据传送完之后由主控器发出停止信号来停止总线。 图5-28（总线读格式）读操作指受控器件向主控器件发送数，其总线的操作格式如图5-28。首先，由主控器发出起始信号