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【i2c协议介绍】

news 2026/1/27 16:46:41

文章目录

- 协议简单介绍
- 五种速度模式
- master/slave和transmitter/receiver关系
- - 第一种情况：master作为transmitter，slave作为receiver
  - 第二种情况：当master作为receiver，slave作为transmitter
- i2c基本信号
- - start产生
  - stop信号
  - 数据传输有效性
  - ACK信号与NACK信号

协议简单介绍

I2C(Inter－Integrated Circuit)是一种通用的总线协议。它是由Philips(飞利浦)公司，现NXP半导体开发的一种简单的双线制总线协议标准。i2c总线由SDA和SCL两条线组成，SDA数据传输线路，而SCL为时钟传输线，两根线路均需加上拉电阻控制SDA和SCL的拉高和拉低。I2C总线的应用较广，可以应用于LCD、LED驱动，RAM，EEPROM，A/D ,D/A转换，温度传感控制等，通过i2c即可实现设备间通信。I2c支持多master，可以通过软件配置为单slave或者单master模式。
i2c实例

五种速度模式

标准（standard）模式：0~100 kb/s
快速（fast）模式：<= 400 kb/s
超快（ultra-fast）模式：<= 1000 kb/s
高速（high-speed）模式：<= 3.4Mb/s
超高速（ultra-fast speed）模式：5 Mb/s

需要注意的是，高速模式和快速模式可以向下兼容，即这两者均可以与标准模式总线混合通信，如fast模式和标准模式混用，fast模式速度可以调至0~100 kb/s，与标准模式保持一致。不过，超高速模式不能向下兼容，在此模式下，总线只有写传输，无从机的确认，无需要反馈信号，比如应用在LED控制器时，需要大量数据，且无需反馈。

master/slave和transmitter/receiver关系

在这里插入图片描述
主机（master）负责时钟并控制数据传输
从机（slave）负责向主机发生或接受数据

第一种情况：master作为transmitter，slave作为receiver

主机发送数据结束以后，使用stop作为停止条件

第二种情况：当master作为receiver，slave作为transmitter

主机每接受一字节数据，主机就会发出ACK脉冲确认数据收到，直到接受到最后一字节数据后，产生NACK，于是主机发出STOP信号。

ACK信号均为正在接受数据的设备发送

i2c基本信号

start产生

在空闲（idle）状态下，SDA和SCL均拉高（通过上拉电阻），在SCL保持为高的情况下，SDA由高切换为低，则产生start信号。
在这里插入图片描述

stop信号

在SCL为高时，SDA由高切换为低，表示stop信号产生。

如果连接到总线的设备包含必要的接口硬件，则很容易通过这些设备检测START和STOP条件。然而，没有这种接口的微控制器必须在每个时钟周期对SDA线进行至少两次采样，以感知电平转换

数据传输有效性

I2C协议对数据的采样发生在SCL高电平期间，除了起始和停止信号，在数据传输期间，SCL为高电平时，SDA必须保持稳定，不允许改变，在SCL低电平时才可以进行变化，每传输一个数据位，就产生一个时钟脉冲。
在这里插入图片描述

ACK信号与NACK信号

ACK信号一般为正在接受数据的设备发出，表示成功接受到一字节数据，在ACK拉高时，若SDA没有拉低，则表示产生NACK信号，此时Transmitter产生resatrt或者STOP信号。

产生NACK信号的条件

Receiver忙，无法接受或者发送数据
bus上无地址数据，或者无设备响应
从机无法理解命令
从机不再接受数据
主机接受情况下必须发出STOP信号时

后续会继续对i2c的读写时序，数据格式等时序进行介绍