I2C協議的描述請網上搜索,下面將結合時序圖+源代碼程序一起講解關於I2C協議中重要的幾點。
1.開始和停止條件
SCL時鐘電平爲高:
SDA數據線由高 -> 低 爲總線開始條件;
SDA數據線由低 -> 高 爲總線結束條件;
(注意:開始之後將SCL變爲低電平,防止誤操作SDA使其通信停止,見源代碼)
時序圖:
源代碼程序:
2.數據位傳輸
SCL時鐘電平爲低, 可以改換SDA數據線的電平,在SCL上升沿的過程將SDA數據發送出去。
(切記:請先將SCL變爲低電平,再改變SDA電平狀態。 主要用於I2C讀寫Byte函數,這兩個函數網上很多人寫的不規範,引用需注意,在下面我會舉例說明)
時序圖:
發送一位“高”數據流程:
SCL_LOW時鐘低 -> SDA_HIGH數據 -> SCL_HIGH時鐘高
3.應答位信息
I2C是以字節(8位)的方式進行傳輸,總線上每傳輸完1字節之後會有一個應答信號,主器件(主機)需要產生對應的一個額外時鐘。
應答位產生及接收:
1.在(主機)寫數據的時候是從機應答(給主機),主機檢測;
2.在(主機)讀數據的時候是主機應答(給從機),從機檢測;
(這裏可以藉助I2C讀寫函數一起理解)
1.時序圖(主機寫,從機應答,主機讀取應答):
2.時序圖(主機讀,主機產生應答):
4.I2C寫一字節
這裏說的I2C寫,是主機往從機接入1Byte的數據;
“寫”要求按照上面的“數據爲傳輸”來操作:在SCL時鐘爲低電平時準備好,待SCL爲高電平時發送出去。
寫完一字節(8位)之後,讀取從機的應答位:
若爲0,表示從機應答,可以繼續下一步操作;
若爲1,表示從機非應答,不能進行下一步操作。
注意:
I2C寫一字節不是EEPROM寫一字節(需要區分開來)。
“簡潔版”沒有對應答信號做出檢測判斷,需要檢測應答信號,可參考“綜合版”
寫一字節時序(前面8位數據 + 最後1爲應答):
源代碼程序:
I2C寫數據(網上常見幾種不規範寫法 - 或許整個I2C驅動能通信成功,但各個函數之間依賴關係很強,不便理解,也不是標準的函數):
1.首先將SCL置高:
void I2C_WriteByte(uint8_t Data)
{
uint8_t cnt;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
I2C_SCL_HIGH;
if(Data & 0x80)
I2C_SDA_HIGH;
else
I2C_SDA_LOW;
Data <<= 1;
I2C_SCL_LOW;
}
I2C_GetAck();
}
這種程序的寫法有一個致命的地方(有可能停止,或重新開始I2C通信):
首先將SCL置高:
A.若之前SDA是低電平,第一位寫入高電平,將停止I2C通信。
B.若之前SDA是高電平,第一位寫入低電平,將重新開始I2C通信。
2.寫完8位數據之後,未將SCL置低(也就是SCL保持高電平狀態):
由於寫完8位數據之後,將要讀取應答信號,也就是要SDA將從輸出狀態變爲輸入狀態。
這個時候SCL爲高,如果SDA最後一位是低且SDA是開漏模式,需要將SDA釋放,也就是要將SDA置位高,那麼,這個時候就進行了一個停止操作。
3.時序混亂:
void I2C_WriteByte(uint8_t Data)
{
uint8_t cnt;
I2C_SCL_HIGH;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
if(Data & 0x80)
I2C_SDA_HIGH;
else
I2C_SDA_LOW;
Data <<= 1;
I2C_SCL_LOW;
I2C_SCL_HIGH;
}
I2C_GetAck();
}
多種問題的例子,有可能產生以下問題:
A.有可能多寫1位數據;
B.有可能停止I2C通信;
C.有可能重新開始I2C通信。
5.I2C讀一字節
I2C的讀一字節函數,其實和“寫一字節”類似,只是數據傳輸方向相反,應答的方向也是相反。
讀完一字節(8位)之後,由主機產生應答(或非應答)位:
若產生應答,表示可以繼續讀下一字節操作(從設備地址指向下一字節);
若產生非應答,表示不可以繼續讀下一字節操作;
網上I2C讀數據程序和“寫數據”類似,存在很多不標準的版本,參考時請注意。
讀一字節時序(主機讀取前面8位數據 + 主機產生1爲非應答<連續讀,主機產生應答位>):
讀字節源代碼程序: