简单的I2C协议理解
9页1、简单的I2C协议理解I2C(InterIntegrated Circuit)总线是由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。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。I2C 总线支持任何IC 生产过程(CMOS、双极性)。通过串行数据(SDA)线和串行时钟 (SCL)线在连接到总线的器件间传递信息。每个器件都有一个唯一的地址识别(无论是微控制器MCU、LCD 驱动器、存储器或键盘接口),而且都可以作为一个发送器或接收器(由器件的功能决定)。LCD 驱动器只能作为接收器,而存储器则既可以接收又可以发送数据。除了发送器和接收器外,器件在执行数据传输时也可以被看作是主机或从机。主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件。此时,任何被寻址的器件都被认为是从机。一. 技术性能: 工作速率有100K和400K两种; 支持多机通讯; 支持多主控模块,但同一时刻只允许有一个主控; 由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线; 每个电路和模块都有唯一的地址; 每个器件可
2、以使用独立电源i2C接口的SCL和SDA均为漏极开路,需要加上拉电阻,不同器件的供电电压可以不同,如3.3V和5V,但是低电压供电的芯片相应引脚需要5V耐受。漏极开路输出和集电极开路一样,顾名思义,开漏电路就是指从MOSFET的漏极输出的电路。典型的用法是在漏极外部的电路添加上拉电阻到电源如图所示。完整的开漏电路应由开漏器件和开漏上拉电阻组成。这里的上拉电阻R的阻值决定了逻辑电平转换的上升/下降沿的速度。阻值越大,速度越低,功耗越小。因此在选择上拉电阻时要兼顾功耗和速度。标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路,才能具备双向输入、输出的能力。 很多单片机等器件的I/O就是漏极开路形式,或者可以配置成漏极开路输出形式,如51单片机的P0口就为漏极开路输出。在实际应用中可以将多个开漏输出的引脚连接到一条线上,这样就形成“线与逻辑”关系。注意这个公共点必须接一个上拉电阻。当这些引脚的任一路变为逻辑0后,开漏线上的逻辑就为0了。在I2C等接口总线中就用此法判断总线占用状态。 同集电极开路一样,利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的
3、VCC流经上拉电阻,再经MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流,因此漏极开路也常用于驱动电路中。 I2C 总线术语的定义二. 基本工作原理:a) 以启动信号START来掌管总线,以停止信号STOP来释放总线;b) 每次通讯以START开始,以STOP结束;c) 启动信号START后紧接着发送一个地址字节,其中7位为被控器件的地址码,一位为读/写控制位R/W,R/W位为0表示由主控向被控器件写数据,R/W为1表示由主控向被控器件读数据;d) 当被控器件检测到收到的地址与自己的地址相同时,在第9个时钟期间反馈应答信号;e) 每个数据字节在传送时都是高位(MSB)(Most Significant Bit)在前;三. 写通讯过程: 1. 主控在检测到总线空闲的状况下,首先发送一个START信号掌管总线; 2. 发送一个地址字节(包括7位地址码和一位R/W); 3. 当被控器件检测到主控发送的地址与自己的地址相同时发送一个应答信号(ACK)(Acknowledgement即确认字符); 4. 主控收到ACK后开始发送第一个数据字节; 5. 被控器收到数据字节后发送一个ACK表示继
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