一文詳解I2C接口

I2C與SPI類似，I2C常用來為電路板層次的集成電路、傳感器等元件的連接提供短程接口。

多個(gè)并聯(lián)的I2C器件

I2C只使用兩條雙向信號(hào)線：串行數(shù)據(jù)線(SDA)和串行時(shí)鐘線(SCL)。沒有選擇線，而且因?yàn)镮2C是半雙工接口，所以它只需要一條數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線都是漏極開路，即器件內(nèi)部的FET的漏極與SDA和SCL引腳相連接。這也意味著I2C接口被強(qiáng)制接到外部上拉電阻。上拉電壓一般為3.3V~5.0V，由元件的I2C接口規(guī)范決定。當(dāng)一件設(shè)備作為電流主設(shè)備，將兩個(gè)總線信號(hào)調(diào)整到“開始”狀態(tài)時(shí)，I2C總線上的數(shù)據(jù)交換就開始了，同時(shí)其它I2C設(shè)備也收到信號(hào)，知道主設(shè)備需要通信。當(dāng)“開始”狀態(tài)一開始，所有的I2C設(shè)備都會(huì)做好等待總線傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。

在“開始”狀態(tài)出現(xiàn)后，主設(shè)備發(fā)送一個(gè)設(shè)備的地址以及要進(jìn)行的操作的命令(讀或?qū)?。當(dāng)其它I2C設(shè)備都接收到地址后，它們將接收到的地址與自己的地址比較，如果不匹配，就一直保持在等待狀態(tài)，直到總線被“停止”狀態(tài)釋放為止。如果地址與一個(gè)I2C設(shè)備匹配，該設(shè)備將產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答響應(yīng)發(fā)送給主設(shè)備。

主設(shè)備接收到應(yīng)答響應(yīng)后，就會(huì)開始傳送數(shù)據(jù)，或者等待響應(yīng)的從設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)，這取決于先前傳送的地址是讀地址還是寫地址。在讀入數(shù)據(jù)時(shí)，主設(shè)備對(duì)從設(shè)備傳回的每個(gè)字節(jié)都發(fā)送一個(gè)響應(yīng)信號(hào)。在數(shù)據(jù)傳輸完成時(shí)，主設(shè)備釋放I2C總線，把它設(shè)置為“停止”狀態(tài)。

7位I2C地址格式

I2C支持7位或10位地址，由所使用的器件決定。上圖所示中的原始的7位設(shè)計(jì)類型中，最低有效位(LSB)表明該地址是用來從主設(shè)備讀取數(shù)據(jù)還是向主設(shè)備寫入數(shù)據(jù)。剩下的7位構(gòu)成了總線上特定I2C外圍設(shè)備的實(shí)際地址。

一個(gè)10位地址包含2字節(jié)，該地址分兩步發(fā)送，如下圖所示。最高有效字節(jié)首先發(fā)送，然后是最低有效字節(jié)。注意，當(dāng)使用10位地址時(shí)，從設(shè)備為這兩個(gè)地址字節(jié)各發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)(ACK)。