帶你理解I2C總線數(shù)據(jù)傳輸方式

I2C是inter-integrated circuit的縮寫，又名為TWI，只需要用兩條物理線進行傳輸，分別命名為SDA和SCL, 用于傳輸serial data和serial clock。I2C工作時分為主從工作模式，而在同總線上可以存在多個主機。每一個連接到總線的器件都可以通過唯一的地址與總線連接，主機控制主機為發(fā)送器模式或是接收器模式。多個主機控制時可以通過沖突檢測和仲裁防止數(shù)據(jù)被破壞。I2C總線有幾種不同速率的工作模式，標(biāo)準(zhǔn)模式的速率為100kbps，快速模式下速率為400kbps，在高速模式下速率可達到3.4Mbps。整理下I2C基本的傳輸方式。

數(shù)據(jù)發(fā)送過程

發(fā)送從起始到結(jié)束為一次完整發(fā)送過程，如圖所示一次完整的發(fā)送過程，起始后先發(fā)送地址信息，R/W表示寫入或是讀取數(shù)據(jù)，如果一次過程中，需要切換讀寫操作時，需要重新發(fā)送start。SDA線上的每個字節(jié)必須為8位，每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制，而每個字節(jié)后必須跟一個響應(yīng)位。從機在處理其他事件而不能接收數(shù)據(jù)時，可以通過控制SCL保持低電平來等待數(shù)據(jù)接收，等到準(zhǔn)備好繼續(xù)傳輸時，釋放SCL。在總線上每個模塊具有唯一的地址，當(dāng)然亦可以設(shè)計廣播地址，通知所有其他模塊。

啟動和停止

當(dāng)I2C不工作時，SDA和SCL一樣都處于高位HIGH，SCL保持為HIGH，SDA由HIGH變LOW時表示開始傳輸，而SCL保持HIGH,SDA由LOW變?yōu)镠IGH時表示停止傳輸。Sr和S完全相同，差別只是第一次Start之后沒有進行stop，再次啟動Start。

數(shù)據(jù)產(chǎn)生

SDA上傳送的數(shù)據(jù)必須在時鐘高電平時保持穩(wěn)定，而數(shù)據(jù)的改變只有在SCL為低時進行，而SCL由主機控制產(chǎn)生。

沖突仲裁

主機在總線空閑時候啟動傳輸。而當(dāng)總線上有多個主機時，可能產(chǎn)生同時啟動的沖突，因此需要仲裁。仲裁方式是，當(dāng)SCL線是高電平時，仲裁在SDA線發(fā)生 這樣在其他主機發(fā)送低電平時發(fā)送高電平的主機將斷開它的數(shù)據(jù)輸出級，因為總線上的電平與它自己的電平不相同，總線上的電平總是在一個輸出為低時就為低。仲裁可以持續(xù)多位，當(dāng)丟失仲裁的主機同時具有從機功能時，需要立即切換從機狀態(tài)。

從機掛起數(shù)據(jù)發(fā)送示例