I2C总线规范.ppt

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1、I2C总线规范的基本知识2021/9/191I2C总线的定义简单地说，就是用于连接到总线的器件传递信息的通道。它支持任何IC生产过程（NMOS,CMOS,双极性），是一个多主机的总线，可以连接多于一个能控制总线的器件到总线。是一种双向两线总线，包括一条串行数据线（SDA）,一条串行时钟线（SCL），总线空闲时这两条线路都是高电平。2021/9/1922021/9/193I2C总线术语的定义2021/9/194I2C总线的特征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器。它是一个真正的多主机总线，如果两个或更多主机同

2、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。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。片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整。连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制。2021/9/195I2C总线的总体特征SDA和SCL都是双向线路都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压，当总线空闲时这两条线路都是高电平，连接到总线的器件输出级必须是漏极开路或集电极开路才能执行线与的功能。SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据线的电平状态只有在SCL线的

3、时钟信号是低电平时才能改变。2021/9/196I2C总线的起始和停止条件在SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件。当SCL是高电平时，SDA线由低电平向高电平切换表示停止条件。起始和停止条件一般由主机产生，总线在起始条件后被认为处于忙的状态，在停止条件的某段时间后总线被认为处于空闲状态。2021/9/197传输数据字节格式发送到SDA线上的每个字节必须为8位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据的最高位MSB，如果从机要完成一些其他功能，例如一个内部中断服务程序才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线S

4、CL保持低电平迫使主机进入等待状态。当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL后数据传输继续。2021/9/198传输数据响应：数据传输必须带响应，相关的响应时钟脉冲由主机产生，在响应的时钟脉冲期间发送器释放SDA线(高)。在响应的时钟脉冲期间接收器必须将SDA线拉低，使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。2021/9/199仲裁和时钟发生仲裁过程中的时钟同步：产生的同步SCL时钟的低电平周期由低电平时钟周期最长的器件决定，而高电平周期由高电平时钟周期最短的器件决定，如下图：2021/9/1910两个主机的仲裁过程2021/9/19117位的地址格式在起始条件S后发送了一

5、个从机地址这个地址共有7位，紧接着的第8位是数据方向位R/W，0表示发送写，1表示请求数据读数据传输，一般由主机产生的停止位P终止，但是如果主机仍希望在总线上通讯它可以产生重复起始条件SR和寻址另一个从机。2021/9/1912第一个字节的位定义第一个字节的头7位组成了从机地址,最低位LSB是第8位它决定了报文的方向,第一个字节的最低位是0表示主机会写信息到被选中的从机,1表示主机会向从机读信息。当发送了一个地址后系统中的每个器件都在起始条件后将头7位与它自己的地址比较,如果一样,器件会认为它被主机寻址,至于是从机-接收器还是从机-发送器都由R/W位决定。2021/9/1913第一个字节

6、中的位定义2021/9/1914广播呼叫地址广播呼叫地址是用来寻址连接到I2C总线上的每个器件的。它的格式如下：2021/9/1915起始字节微控制器可以用两种方法连接到I2C总线，有片上硬件I2C总线接口的微控制器可被编程为只由总线的请求中断，当器件没有这种接口时它必须通过软件监控总线。下面是一个起始字节的过程：2021/9/1916CBUS的兼容性CBUS接收器可以连接到标准模式的I2C总线，但是必须连接第三条叫DLEN的线，而且要省略响应位，通常I2C的传输是8位的字节序列，兼容CBUS的器件有不同的格式。在混合的总线结构中，I2C总线器件必须不能响应CBUS的报文，因此保留了一个

7、兼容I2C总线器件不会被相应的特殊CBUS地址0000001X发送CBUS地址后DLEN线激活，发送CBUS格式的报文，在停止条件后所有器件再次准备好接收数据。2021/9/191710位寻址的格式组合格式3在一个串行传输中组合了10位和7位寻址，在每个起始条件S或重复起始条件Sr后发送10位或7位的从机地址，显示了主机如何发送数据到一个7位地址的从机，然后发送数据到另一个10位地址的从机。相同的主机始终占用着总线。2021/9/1