I2C总线协议
1. 簡介
??????I2C (Inter-Integrated Circuit），是一種串行通信總線，用于連接微控制器及其外圍設備，實現主控制器和從器件間的主從雙向通信，是一種同步半雙工通信(兩端時鐘頻率一致，雙向通信，但不能同時進行數據收發)。
2. 原理
??????I2C通信屬于串行通信，具有兩根串行信號線：數據線(SDA)，時鐘線(SCL)。如下圖所示，主控制器與從器件（一個或多個）都通過兩根信號線連接，信號線上主機和從機都可以扮演發送器和接收器的角色。為確保傳輸過程的指向準確性，每個接到I2C總線上的器件都有唯一的地址（7位從器件專用地址碼），可實現制定從機的定向傳輸與群發傳輸。
2.1 信號類型
??????同時，為確保傳輸穩定，所有連接在同一I2C總線上的設備共用一個時鐘。I2C 總線在傳送數據過程中共有以下幾種類型信號：
(1) 開始信號/結束信號
- SCL 為高電平時，SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送數據。
- SCL 為高電平時，SDA 由低電平向高電平跳變，結束傳送數據。
(2) 應答信號/非應答信號
- IIC 總線協議規定，每傳送一個字節數據后（8bit），都要有一個應答信號以確定數據傳送是否被對方收到。即一個字節傳輸的8個時鐘過后的第9個時鐘期間，接收器必須回一個ACK應答信號給發送器，這樣才能進行數據傳輸。
- 應答信號由接受設備產生，在SCL為高電平期間，接受設備將SDA拉低為低電平，表示數據傳輸正確，產生應答（ACK），SDA拉高則表示數據傳輸失敗，產生非應答位（NACK）。
(3) 閑置狀態/被占用狀態
- 在主機發送起始信號后，且未發送終止信號期間，總線處于被占用狀態。
- 發送終止信號后，總線處于閑置狀態，SCL與SDA同時為高電平。
2.2 總線讀寫流程
??????I2C總線進行數據傳送時，SCL時鐘信號為高電平期間，SDA數據線上的數據必須保持穩定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數據線上的高電平或低電平狀態才允許變化。 當一個字節按數據位從高位到低位的順序傳輸完后，緊接著從機將拉低SDA線，回傳給主設備一個應答位ACK， 此時才認為一個字節真正的被傳輸完成 ，如果一段時間內沒有收到從機的應答信號，則自動認為從機已正確接收到數據。
I2c總線寫通信過程：
- 主機在檢測到總線空閑的狀況下，首先發送一個START信號掌管總線；
- 發送一個地址字節(8 bit)，其中bit0-6位為從機地址，存放從機唯一地址；bit7位為讀寫位(R/W)，0表示write主機 ->從機，1表示read 從機->主機；
- 主機發送地址時，總線上每個從機都會將7位地址與自己的地址進行比較，若相同，則將匹配成功，發送應答信號（ACK），確定發送器和接收器；
- 主機收到ACK后開始發送第一個字節（Command），對應從機中要寫入的寄存器；
- 從機接收到Command后，從機發送ACK；
- 主機收到ACK后開始發送第一個數據字節：bit0-7（8bit數據，高到低），從機收到數據后，發送應答ACK；
- 繼續發送數據，n幀；
- 主控發送完全部數據后，發送一個停止位STOP，結束整個通訊并且釋放總線；
*ps 叢機尋址方式除了常規的7位尋址外，還有10位尋址方式，通過兩個字節發送，并在第一個字節高位添加固定標志數據以坐區分尋址方式。
I2c總線讀通信過程：
*方向仍然是寫，待接收到從機發送的ACK應答后，配對成功。
*方向設置為讀，主機設置為接收模式
*主機不向從機發送應答信號，接收完畢后直接發起終止信號。
3. 應用實例：I2C控制溫感IC
以溫度傳感器MAX1617A為例，對照手冊可查找到以下數據：
-
Command 寄存器對照表如下，可根據Command表查找從機對應寄存器地址。
-
溫度數據返回格式如下所示：
通過以上數據，我們即可有思路，對照寫入讀寫過程：
- 寫入時，輸入Command 使用： 0x0B,0x0C 寫入溫度上限與下限值；
- 讀取時，輸入Command使用：0x00，0x05,0x06 讀當前溫度，與前面設置的溫度上限與下限值；
邏輯分析儀數據采樣如下所示：
- 寫入過程：
0x30為 從機地址0x18<<1 + 讀寫位（0）；
0x0B為 Command，對應從機寄存器存放地址；
0x00位 將寫入的數據；
波形如下所示：
- 讀取過程：
讀當前溫度
讀過程中，方向先為寫入，后為讀取
0x31，為 從機地址0x18<<1 + 讀寫位（1）；
0x1A，為返回溫度值，換算得到正好是小編當前溫度26度。
讀溫度上限：
??????
??????
??????
3.讀溫度下限：
??????
??????
??????
總結
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