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【【STM32----I2C通信协议】】

news 文章来源：https://blog.csdn.net/weixin_50965981/article/details/132352452 2025/5/18 0:20:22

STM32----I2C通信协议

在这里插入图片描述
我们会发现I2C有两根通信线： SCL和SDA
同步 半双工
带数据应答
支持总线挂载多设备（一主多从，多主多从）
硬件电路
所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起
设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
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左边的CPU就是主机，他的权力很大包含了对SCL线的完全控制，任何时候都是主机完全掌控SCL线

从机的权利比较小，不允许任何时刻控制SCL总线

另外在空闲状态下，主机可以主动发起对SDA的控制.
从机 不允许主动发起对SDA的控制

只有在从机发送数据和从机应答的时候主机才会转交SDA的控制权给从机
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就好比这些是挂在在I2C总线上的从机

我们在观察这个图中可以看出这几个特点

假设我们没有这两个电阻
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对于SCL端 其实是非常容易控制的
因为主机掌控了对SCL端的完全控制权
但是对于SDA 并不是很好的处理
因为有些时候从机会发送 主机会接收
从机接收 主机发送
所以如果仅此而已 可能会在某些形式上
为了避免主线没协调好导致短路的问题
I2C的设计是禁止所有设备输出强上拉的高电平
采用外置弱上拉电阻和开漏输出的电路结构
就是怎么通俗易懂的解释呢 ，
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这属于是强上拉和强下拉的输出模式
直接接入地和电源Vcc 那么直接接入的上拉 和下拉就会直接沟通电源或者是地 这样来说并不安全
那么我们如果把上拉的电源切断 换成浮空态的话 那么就会对我们的电路 产生一个保护作用
简称浮空态
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我们会发现这样的做法会对我们的电路起到一定的保护作用

我们现在增加一个上拉电阻 就会实现其他不一样的功能
就像是一根杆子但是上面增加了一个弹簧
我们规定所有人只能向下拉杆子
或者放手（放手就相当于给置为低电位0）输出高电平 因为有根弹簧的存在它会自己回弹到悬空态 这相对于低电位0 肯定是高的，但是又不是很高 所以我们称其为弱上拉
这样就完全杜绝了短路的现象
第二 避免了引脚模式的频繁更换
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起始条件：
SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平
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终止条件：
SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平
在这里插入图片描述•发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节

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因为就像是上面所说的 主机牢牢把控着SCL 在SCL低电平的时候 （ 主机控制的） 然后主机在将数据依次放到SDA线上 再释放SCL 像弹簧一样回弹到高电平 从机会自动读取SDA的数据 所以这里就要求我们SCL为高 SDA不允许有数据变化
在这种情况下，SCL与SDA全部由主机控制

接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）
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在我们这里是这个意思
首先我们需要明白一个道理 我们总是控制着主机的 考虑也是基本上只说主机
我们先把SCL拉至低电平（完全由主机控制） 然后从机会把数据依次放到SDA线上 再释放SCL 释放的意思就是我不用手拉着了 嗖的一声回弹上去了 变成了高电位 这就是所说的释放的概念 主机接着会在SCL高电平期间进行数据读取 在SCL为高 就是主机读取的阶段并不允许 数据有所变化
另外注意点是 主机在开始接收之前，需要提前释放掉SDA 因为对我们来说 因为是一根线线与的关系 你放手了 让别人拉这根杆子 他才会传递不同的信息给你

发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
•接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）
在这里插入图片描述
怎么解释呢
我们首先需要明确的观点是
当SCL拉低时候 是在传输数据 （不管是主机把数据传送到SDA上，还是从机把数据放到SDA上 ，这里我们可以在具体实践中通过代码控制）
在SCL为高的时候 ，总是在读取数据（要么是主机读取SDA 要么是从机读取SDA）

我们现在以接收应答为例
就像是我们发送一个东西 之后马上判断是否有人收到了
就是这样我们先把SCL拉低（主机 开始操作发送数据） 接下来需要释放掉SDA 因为只有释放掉SDA 从机才能操作SDA 接下来SCL为高进入读取阶段 那么我们如果SDA响应了被拉下那么是不是 相当于我们读取到的是数据0 应答成功 如果是没有接收到就会处于拉高模式就是1 表示非应答

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