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一粒金砂(中级)

详述I2C总线协议、时序,入门不再是难事 [复制链接]

在生活中,经常会碰到设备掉电的情况,像手机,智能手环,电脑等等;但是存储的东西不会丢失,比如电话号码,短信消息,记事本,微信,QQ信息等等均会被保存下来;恢复出厂设置后,这些东西才会消失;
这是因为这些设备中都有一个“掉电保存”的器件,比如硬盘,U盘等等,他们的特点就是没电了之后,存在他们上面的信息不会丢失,就像人的大脑,有记忆功能。
在工业领域也非常常见这种器件,一般有EEPROM和FLASH。它俩共同点是可读可写,断电保存;
不同点是EEPROM写之前不用擦除,而FLASH写之前一定要擦除,否则写不成功;EEPROM一般都使用I2C总线来通信,而FLASH一般是使用SPI总线。

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EEPROM存储器系统架构图

 

今天笔者就和大家聊一聊I2C总线

 

位传输

I2C总线是由飞利浦(Philips)公司开发的一种双向二线制同步串行总线,实现有效的IC间的控制,它只需要两根线(SDA和SCL)即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

 

I2C总线在传输数据都是按照bit来传送。SCL为时钟线,SDA为数据线;在SCL时钟线为高电平时,SDA数据线上的电平不允许被修改,SCL时钟线为低电平时,SDA数据线上的电平可为高/低。

I2C总线的位传输

起始条件SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平切换;表示开始传送数据。
停止条件SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变;表示结束传送数据。
空闲条件I2C总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时;表示空闲状态。

181352la8yo9zb36788kza.png ‍起始和停止条件

 

数据传输

字节传输

发送数据时,由主机先发送一个起始信号,再将SDA信号切换为输出模式,然后将8位数据依次由高到低发送出去;
发送完成后,主机将SDA信号切换为输入模式,等待丛机回应ACK或NAK;再发下一笔数据

181352g46y5yenj9lbefjg.png I2C总线数据传输

丛机地址

在I2C总线系统中,每个设备都有它的固定地址,一般由芯片的A0,A1和A2决定。丛机地址字节由七位地址位(D7-D1位)和一位方向位(为D0位)组成。
器件地址的D7-D4一般都是被厂家固定了为1111,余下的D3,D2和D1连接到芯片的A2,A1和A0决定;D0为0x00表示写,D0为0x01表示读。大家看例程都是些0xA0和0xA1就是这个原因。

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EEPROM的器件地址

 

读写过程

1.写数据过程

1.主机发送I2C总线停止信号,防止总线忙写数据失败

2.主机发送I2C总线复位信号,确保写数据之前总线处于空闲状态

3.主机发送I2C总线开始信号,启动一次数据的写入

4.主机发送I2C丛机地址和写模式(W/R=0)信号,并且等待一个丛机的应答信号

5.主机接收到ACK的应答信号后,开始多个字节的写入,每写完一个字节需要等待一个丛机的应答信号

6.主机接收到ACK的应答信号后,发送2IC总线停止信号,确保总线处于空闲状态

 

2.读数据过程

1.主机发送I2C总线停止信号,防止总线忙写数据失败

2.主机发送I2C总线复位信号,确保读数据之前总线处于空闲状态

3.主机发送I2C总线开始信号,启动一次数据读取

4.主机发送I2C丛机地址和读模式(W/R=1)信号,并且等待一个丛机的应答信号

5.主机接收到ACK的应答信号后,开始多个字节的读取,每读完一个字节需要给丛机发送一个ACK应答信号

6.主机接收到ACK的应答信号后,发送I2C总线停止信号,确保总线处于空闲状态

主机读/写数据过程

 

 

结语

I2C总线在嵌入式应用中非常广泛,基本上所有的电力电子设备都会用到这个总线;

笔者根据自身多年的工作经验,记录下了我对它的理解,如果有写的不对,希望大家能多多指出,今天的I2C总线就先写到这里,希望大家喜欢。

 

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五彩晶圆(初级)

谢谢分享,最近在弄smbus,和i2c差不多,用途挺多的。

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