i2c总线协议标准与规范
i2c限制下降沿时间
i2c限制下降沿时间I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，使用两根线（时钟线SCL和数据线SDA）进行通信。
它是一种多主从结构的总线系统，适用于短距离、低速率的通信。
在I2C协议中，下降沿时间是指从时钟信号的高电平到低电平的时间。
I2C通信中，下降沿时间的限制对于数据传输的稳定性和可靠性至关重要。
下降沿时间的过长或者不稳定会导致数据传输错误或失败。
下降沿时间的限制取决于I2C总线的工作频率和I2C设备的特性。
根据I2C规范，下降沿时间应该控制在特定的时间范围内。
首先，我们需要了解I2C的时序规范。
I2C的数据传输分为两种类型：地址传输和数据传输。
在地址传输中，先发送起始位和从器件地址，然后是读或写模式的选择位。
在数据传输中，发送数据字节，并等待从器件的确认。
关于下降沿时间的限制，常见的参考内容包括I2C规范和I2C设备的数据手册。
1. I2C规范：一般来说，I2C总线的工作频率越高，下降沿时间的要求就越严格。
例如，在标准模式下（100 kHz），下降沿时间应该小于1000 ns。
而在高速模式下（400 kHz），下降沿时间则应小于300 ns。
具体的下降沿时间限制可以在I2C规范中找到。
2. I2C设备的数据手册：对于每个具体的I2C设备，其数据手册中通常会提供下降沿时间的限制。
这些限制会告诉你在不同工作频率下，下降沿时间的要求是多少。
数据手册还可能包含其他与I2C通信相关的时序参数，比如上升沿时间、数据保持时间等。
为了确保符合下降沿时间的要求，我们可以采取一些措施：1. 选择适当的I2C设备：了解每个I2C设备的下降沿时间限制，并选择与要求匹配的设备。
2. 使用合适的I2C总线：在设计电路时，应选择能够满足下降沿时间要求的I2C总线。
3. 调整I2C总线的工作频率：如果下降沿时间超过限制，可以尝试降低I2C总线的工作频率，适应较慢的传输速度。
4. 优化硬件设计：确保电路板上的布线和接地良好，减少信号的干扰与反射。
I2C通讯协议
I2C通讯协议协议名称：I2C通讯协议一、引言I2C（Inter-Integrated Circuit）通讯协议是一种串行通讯协议，用于在集成电路（IC）之间进行数据传输。
本协议旨在定义I2C通讯的标准格式和规范，以确保不同设备之间的互操作性和数据传输的可靠性。
二、定义和缩写词1. I2C总线：用于连接不同设备的双线制串行通讯总线。
2. 主设备（Master）：控制I2C总线并发起数据传输的设备。
3. 从设备（Slave）：响应主设备请求并进行数据传输的设备。
4. SDA：串行数据线，用于传输数据。
5. SCL：串行时钟线，用于同步数据传输。
6. START：主设备发起数据传输的起始信号。
7. STOP：主设备结束数据传输的终止信号。
8. ACK：从设备发送的应答信号，表示数据传输成功。
9. NACK：从设备发送的非应答信号，表示数据传输失败。
三、协议规范1. 物理连接a. I2C总线由一对双向线路组成：SDA和SCL。
b. SDA和SCL线由上拉电阻连接到VCC电源线。
c. 主设备和从设备通过SDA和SCL线连接。
2. 信号传输a. 通信始于主设备发送START信号，结束于主设备发送STOP信号。
b. 数据传输以字节为单位进行，每个字节由8位数据组成。
c. 数据传输的起始和终止由START和STOP信号标识。
d. 数据传输的时钟由SCL线上的脉冲控制。
e. 数据传输过程中，SDA线上的数据在SCL上升沿之前稳定。
3. 寻址a. 主设备发送设备地址和读/写位来选择要通信的从设备。
b. 设备地址由7位二进制数表示，最高位为0表示写操作，为1表示读操作。
4. 数据传输a. 主设备发送数据时，数据位由高位到低位依次发送。
b. 从设备接收数据时，数据位由高位到低位依次接收。
c. 主设备和从设备在每个字节传输后都会发送ACK信号。
d. 数据传输完毕后，从设备发送ACK信号表示数据接收成功。
5. 错误处理a. 如果主设备在发送数据位后未接收到ACK信号，则表示数据传输失败。
I2C通讯协议
I2C通讯协议协议名称：I2C通讯协议1. 引言I2C通讯协议是一种用于集成电路（Integrated Circuit，简称IC）之间进行通信的串行通信协议。
本协议旨在规范I2C通信的格式、电气特性、数据传输速率以及设备地址分配等方面的要求，以确保不同厂商生产的IC能够在I2C总线上进行可靠的通信。
2. 范围本协议适合于使用I2C通信协议的所有设备和系统，包括但不限于集成电路、传感器、存储器等。
3. 术语和定义以下术语和定义适合于本协议：- 主设备（Master Device）：发起I2C通信的设备。
- 从设备（Slave Device）：响应I2C通信的设备。
- 总线（Bus）：用于连接主设备和从设备的物理通信路线。
- 传输速率（Transfer Rate）：主设备和从设备之间传输数据的速度。
- 设备地址（Device Address）：用于识别从设备的惟一地址。
4. 电气特性4.1 电压I2C总线上的电压应符合以下要求：- 逻辑高电平（V_H）：2.1V至5.5V。
- 逻辑低电平（V_L）：0V至0.7V。
- 上拉电阻（R_PU）：主设备和从设备上的上拉电阻应保证逻辑高电平的稳定。
4.2 时钟速率I2C通信的时钟速率应符合以下要求：- 标准模式（Standard Mode）：时钟速率不超过100kHz。
- 快速模式（Fast Mode）：时钟速率不超过400kHz。
- 高速模式（High-Speed Mode）：时钟速率不超过3.4MHz。
- 超高速模式（Ultra Fast Mode）：时钟速率不超过5MHz。
5. 数据传输格式5.1 帧结构I2C通信使用帧结构进行数据传输，一个帧包含以下要素：- 起始位（Start Bit）：逻辑低电平表示传输开始。
- 设备地址（Device Address）：用于识别从设备的惟一地址。
- 读/写位（R/W Bit）：逻辑低电平表示主设备发送数据，逻辑高电平表示主设备接收数据。
I2C总线及SPI规范
10 位寻址的格式
主机将10 位从机地址发送到从机
传输的方向不改变 ,当起始条件后有10 位地址时每个从机 将从机地址第一个字节的头7 位11110XX 与自己的地址比 较,并测试看第8 位R/W 方向位是否为0 ,此时很可能超过 一个器件发现地址相同并产生一个响应A1, 所有发现地址 相同的从机将从机地址第2个字节的8位XXXXXXXX 与自 己的地址比较。此时只有一个主机发现地址相同并产生一 个响应A2 ，匹配的从机将保持被主机寻址直到接收到停 止条件P 或从机地址不同的重复起始条件Sr。
传输数据
响应：
数据传输必须带响应，相关的响应时钟脉冲由主机产生，在响应的时钟 脉冲期间发送器释放SDA 线高。 在响应的时钟脉冲期间接收器必须将SDA 线拉低，使它在这个时钟脉冲 的高电平期间保持稳定的低电平。
仲裁和时钟发生
仲裁过程中的时钟同步：
产生的同步SCL 时钟的低电平周期由低电平时钟周期最长的器件决定， 而高电平周期由高电平时钟周期最短的器件决定，如下图：
SPI接口简介
SPI的通信以主从方式工作，这种模式通常有1个主设备和 1个或多个从设备，一般需要4根线，事实上3根也可以(单向 传输时)。其也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI(数 据输入)，SDO(数据输出)，SCLK(时钟)，CS(片选) 。CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS 信号，则 只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。 由SCLK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据 传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时 改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成1位数据传 输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改 变(上沿和下沿为1次)，就可以完成8位数据的传输。
i2c协议参数
i2c协议参数I2C协议参数I2C总线是一种串行通信协议，由飞利浦公司（现在的恩智浦半导体公司）开发。
它被广泛应用于各种电子设备中，例如传感器、存储器、数字转换器等。
本文将详细介绍I2C协议的各种参数。
一、物理层参数1. 电压：I2C总线标准电平为5V，但也有3.3V和1.8V版本。
不同版本的电压对应着不同的速率和距离限制。
2. 速率：I2C总线有多种速率可供选择，最高达到400kHz。
速率越高，数据传输越快，但同时也会增加误差和干扰。
3. 距离限制：I2C总线的距离限制取决于电压和速率。
在5V电平下，最大距离约为10米；在3.3V电平下，最大距离约为5米。
二、数据帧格式1. 起始位：一个高电平到低电平的转换表示开始一个传输周期。
2. 地址位：7位或10位地址码表示要访问的设备地址。
3. 读写位：一个读写位指示主机是要读取还是写入数据。
4. 应答位：设备在接收到地址位后需要发送一个应答位，表示它已经准备好接收数据。
5. 数据位：8位数据表示要传输的数据。
6. 停止位：一个低电平到高电平的转换表示传输周期结束。
三、时序参数1. SCL时钟频率：SCL时钟频率是I2C总线的主要参数之一，它决定了数据传输速率。
标准模式下，SCL频率为100kHz；快速模式下，SCL频率为400kHz；高速模式下，SCL频率可达到3.4MHz。
2. 数据保持时间（tHD;DAT）：数据保持时间是指从SCL时钟的最后一个上升沿到SDA线上数据变化的最小时间间隔。
标准模式下，tHD;DAT为0.1μs；快速模式下，tHD;DAT为0.9μs；高速模式下，tHD;DAT为0.45μs。
3. 数据建立时间（tSU;DAT）：数据建立时间是指从SCL时钟的第一个上升沿到SDA线上数据变化的最小时间间隔。
标准模式下，tSU;DAT为0.1μs；快速模式下，tSU;DAT为0.6μs；高速模式下，tSU;DAT为0.25μs。
4. 停止条件保持时间（tSP）：停止条件保持时间是指从SCL时钟的最后一个下降沿到SDA线上数据变化的最小时间间隔。
IIC总线协议教程
IIC总线协议教程IIC（Inter-Integrated Circuit）总线协议是一种常用的串行通信协议，也被称为I2C（Inter-IC）协议。
它由飞利浦公司（现在的恩智浦半导体公司）在1982年开发，用于在集成电路之间进行通信。
IIC总线协议已经成为了电子设备中应用最广泛的通信协议之一，被用于各种设备，如嵌入式系统、存储器、传感器等。
IIC总线协议采用两根信号线（SDA和SCL）进行通信，并支持多主机和多从机的传输方式。
其中，SDA线用于数据的传输，SCL线用于时钟的同步。
两根信号线都是双向的，并通过上拉电阻连接至电源电压，以确保信号线为高电平时，处于空闲状态。
协议中规定了不同电平上的数据传输、仲裁、中断和时序等内容。
IIC总线协议的通信方式分为主机模式和从机模式。
在主机模式下，一个主机通过SCL线发出时钟信号，并且负责启动和停止数据传输的过程。
主机在通信开始时将SDA线置为高电平，然后发出起始信号，后续的每个字节都会包含起始位、从机地址、读/写位和数据位。
在从机模式下，从机接收主机的命令，并根据命令返回数据。
在多主机的情况下，IIC总线协议通过仲裁机制来确保只有一个主机能够发送数据。
仲裁机制基于SDA线上的逻辑与运算，发送低电平的主机在SDA线上感知到高电平时停止发送数据，等待其他主机完成传输。
这样，只有一个主机能够持续地发送数据，从而避免了冲突和数据损坏。
在IIC总线协议中，时序是非常重要的。
时序规定了起始位和终止位的传输时机，以及数据的传输速率等。
协议支持多种传输速率，如标准模式（100kHz）和快速模式（400kHz），以适应不同设备的需求。
总的来说，IIC总线协议是一种简单、可靠且灵活的串行通信协议。
它在电子设备中被广泛应用，因为它只需要两根信号线、具有多主机的能力，并且支持高速传输。
通过仲裁机制和严格的时序规范，IIC总线协议能够确保数据的可靠传输，并且减少设备间的冲突和干扰。
i2c时序要求
i2c时序要求I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于在微控制器和外围设备之间进行通信。
I2C时序要求是确保通信正常进行的关键因素。
下面将详细介绍I2C的时序要求。
1.SDA和SCL信号的电平在I2C通信中，SDA（串行数据）和SCL（串行时钟）信号都需要在特定的电平范围内进行传输。
SDA信号通常在0V和3.3V之间变化，而SCL信号则需要在高电平（通常是3.3V）和低电平（通常是0V）之间交替变化。
2.SCL信号的时序SCL信号是I2C通信中的时钟信号，用于同步数据传输。
SCL信号的时序要求非常严格，需要在特定的时间内完成高电平和低电平的切换。
如果SCL信号的时序不正确，将导致通信失败或数据传输错误。
3.SDA信号的时序SDA信号是I2C通信中的数据信号，用于传输实际的数据。
SDA信号的时序要求相对宽松一些，但也需要满足一定的条件。
在数据传输过程中，SDA信号需要在SCL信号的上升沿或下降沿发生变化，以表示数据的传输。
4.起始和停止条件在I2C通信中，起始和停止条件是用来标识一个完整的通信过程的开始和结束。
起始条件是一个低电平的SCL信号和一个高电平的SDA信号，表示通信的开始。
停止条件是一个高电平的SCL信号和一个低电平的SDA信号，表示通信的结束。
5.响应信号在I2C通信中，主设备可以通过发送响应信号来确认从设备的接收情况。
响应信号是一个低电平的SDA信号，表示主设备已经收到从设备发送的数据。
如果从设备没有收到主设备的响应信号，可以重新发送数据，直到收到响应为止。
6.数据长度和传输速率在I2C通信中，数据长度和传输速率也是需要考虑的因素。
数据长度是指一次数据传输中包含的字节数，通常为8个字节。
传输速率是指数据传输的速度，可以根据需要进行调整。
总之，I2C的时序要求是确保通信正常进行的关键因素之一。
只有满足这些时序要求，才能实现稳定、可靠的通信过程。
i2c 标准电平
I²C（Inter-Integrated Circuit）是一种常见的低速串行总线协议，用于短距离的设备间通信。
在I²C 协议中，数据和时钟信号通过两条线路传输：SCL（Serial Clock Line）和SDA（Serial Data Line）。
为了确保不同制造商的产品能够兼容，I²C 标准规定了这些线路的电平规范。
按照I²C 规范，以下为SDA 和SCL 线路的标准电平：
1. 逻辑高电平(HIGH)：
- 当I²C 总线上的器件处于休眠模式或不活动时，或者当它们正在发送逻辑“1”时，SDA 和SCL 线路上的电压应保持在一个较高的水平。
- 对于标准模式（Standard Mode, 100 kbps），逻辑高电平的典型值是VCC 的30% 到60%，即通常为 2.4V 至3.3V，取决于系统供电电压。
- 对于快速模式（Fast Mode, 400 kbps）和高速模式（High-Speed Mode, 3.4 Mbps），逻辑高电平的典型值稍有不同。
2. 逻辑低电平(LOW)：
- 当I²C 器件正在进行数据传输并发送逻辑“0”时，SDA 和SCL 线路上的电压应保持在一个较低的水平。
- 对于所有速度模式，逻辑低电平的要求是至少低于逻辑
高电平的1/3。
- 在实践中，逻辑低电平的典型值范围约为0V 至0.4V。
这些电平规格是根据I²C 规范给出的，实际应用中可能会因为元器件的差异、噪声以及电源的影响而有所不同。
因此，在设计电路时需要考虑到这些因素，并可能需要添加适当的上拉电阻来帮助稳定总线电平。
i2c总线协议标准与规范
i2c 总线协议标准与规范I2C 总线协议I2C 协议规定，总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。
起始和结束信号总是由主设备产生。
总线在空闲状态时，SCL 和SDA 都保持着高电平，当SCL 为高电平而SDA 由高到低的跳变，表示产生一个起始条件；当SCL 为高而SDA 由低到高的跳变，表示产生一个停止条件。
在起始条件产生后，总线处于忙状态，由本次数据传输的主从设备独占，其他I2C 器件无法访问总线；而在停止条件产生后，本次数据传输的主从设备将释放总线，总线再次处于空闲状态。
如图所示：在了解起始条件和停止条件后，我们再来看看在这个过程中数据的传输是如何进行的。
前面我们已经提到过，数据传输以字节为单位。
主设备在SCL 线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA 线上传输一个数据位，当一个字节按数据位从高位到低位的顺序传输完后，紧接着从设备将拉低SDA 线，回传给主设备一个应答位，此时才认为一个字节真正的被传输完成。
当然，并不是所有的字节传输都必须有一个应答位，比如：当从设备不能再接收主设备发送的数据时，从设备将回传一个否定应答位。
数据传输的过程如图所示：在前面我们还提到过，I2C 总线上的每一个设备都对应一个唯一的地址，主从设备之间的数据传输是建立在地址的基础上，也就是说，主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址，地址指定的过程和上面数据传输的过程一样，只不过大多数从设备的地址是7 位的，然后协议规定再给地址添加一个最低位用来表示接下来数据传输的方向，0 表示主设备向从设备写数据，1 表示主设备向从设备读数据。
如图所示：I2C 协议2 条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。
SDA 传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。
支持多主控（mulTImastering），任何时间点只能有一个主控。
总线上每个设备都有自己的一个addr，共7 个bit，广播地址全0.系统中可能有多个同种芯片，为此addr 分为固定部分和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。
i2c 上限速率 -回复
i2c 上限速率-回复I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信总线协议，用于连接微控制器、传感器和其他外设。
它的主要优点是简单、低成本和低功耗，同时具有灵活性和可靠性。
然而，I2C通信速率在实际应用中有一定的限制，本文将详细介绍I2C的上限速率及其限制因素。
I2C的上限速率是指在理想条件下，可以实现的最高数据传输速率。
在I2C 的规范中，有两个重要参数影响着它的上限速率，分别是总线时钟频率和总线电容负载。
总线时钟频率是指主设备发送时钟信号的速率，而总线电容负载则是指总线上所有设备所引起的电容负载。
首先，我们来看一下总线时钟频率对I2C速率的影响。
根据I2C的规范，I2C总线的时钟速率可以选择为100 kHz、400 kHz或者更高的4000 kHz。
通常情况下，100 kHz被认为是标准速率，而400 kHz则是快速速率。
而更高的时钟频率则属于高速模式，需要满足更高的性能要求。
因此，要实现更高的I2C速率，首先要确保设备和总线都支持更高的时钟频率。
其次，总线电容负载也是影响I2C速率的重要因素。
总线电容负载引起信号的延迟，从而限制了数据传输的速率。
对于I2C总线来说，总线上的各个设备以及所使用的电缆和连接线都会引入一定的电容负载。
因此，在设计I2C系统时，我们需要考虑总线上的设备数量和布线方式，以减少电容负载对传输速率的影响。
除了总线时钟频率和总线电容负载，其他因素也会对I2C的速率产生一定的影响。
例如，总线长度、电源噪声、电气特性等都可以对I2C通信的可靠性和速率产生影响。
因此，在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素，以确保I2C通信的稳定性和性能。
对于一个具体的I2C设备而言，其实际可达到的上限速率通常会低于规范中定义的最高速率。
这是因为I2C设备的实际性能取决于芯片设计、制造工艺和工作环境等因素。
因此，在使用I2C进行数据通信时，我们需要根据实际情况进行合理的设置和调整，以确保通信的可靠性和效率。
i2c协议
i2c协议I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于在电子设备之间进行数据传输。
它由Philips公司于1982年开发，后来成为通用的面向数据传输的协议。
I2C协议是一种主从式的协议，允许一个主设备与多个从设备进行通信。
I2C协议的设计目标是提供简单、高效、可靠的数据传输。
它使用两根线（SDA和SCL）进行双向传输。
SDA线用于数据传输，SCL线用于时钟同步。
在传输过程中，主设备负责控制时钟信号，从设备根据时钟信号进行数据的读取和写入。
I2C协议的操作流程如下：1. 主设备发送起始信号（Start）：当主设备要与从设备通信时，它先发送一个低电平的起始信号。
这告诉所有从设备，通信即将开始。
2. 主设备发送设备地址+读/写位：主设备发送从设备地址，并确定通信是读操作还是写操作。
设备地址由7位组成，可以支持最多128个不同的从设备。
3. 从设备响应：当从设备检测到设备地址匹配时，它发送一个应答信号（ACK）。
如果没有从设备响应，则表示该设备不存在或无法访问。
4. 数据传输：主设备发送或接收数据。
如果是写操作，主设备发送数据到从设备；如果是读操作，主设备接收从设备发送的数据。
每发送或接收一个字节，需要等待从设备发送一个应答信号。
5. 主设备停止信号（Stop）：当通信完成时，主设备发送一个高电平的停止信号。
这告诉所有从设备，通信已经结束。
I2C协议的特点之一是可以实现多主设备的通信。
多主设备通信时，需要主设备之间进行仲裁，以决定哪个主设备有权控制总线。
I2C使用仲裁位（Arbitration）来实现主设备之间的冲突检测和冲突解决。
在I2C协议中，从设备的寻址方式有两种：7位寻址和10位寻址。
7位寻址模式支持最多128个从设备，10位寻址模式支持最多1024个从设备。
另一个重要的概念是数据传输速率（Bit Rate）。
I2C支持多个数据传输速率，从几千位每秒到几百千位每秒不等。
I2C总线规范
【简介，I2C通信协议是荷兰的飞利浦公司研发的一套成熟的通信协议，NXP原是飞利浦旗下的公司（10月27日，高通、NXP联合宣布，双方已经达成最终协议，并经董事会一致批准，高通将收购NXP。
高通将以110美元（溢价11.5％）每股的价格，收购NXP已发行的全部股票，总价值约470亿美元，约合人民币3190亿元，全部以现金支付。
）】I2C总线规范一个典型的嵌入式系统包括一个或多个微控制器和外设单元，类似于存储、转换、I/O 扩展器，LCD驱动，传感器，矩阵，转换器等等。
这些所有连接到一起的设备，其复杂度和成本需要压缩到最低。
系统的设计必须能够使慢速设备与系统进行通信，而不会减慢速度。
为了满足这些要求，需要一个串行总线，总线是指定义总线上的规则的连接、协议、格式、地址和过程的规范。
这正是I2C总线规范定义的。
I2C总线使用2根线：串行数据口（SDA）和串行时钟（SCL）。
所有I2C主、从设备通过两根总线连接起来。
每个外设既能够发送数据又能够接收数据。
作为主机他们产生总线的时钟和总线上通信的初始化。
其他的从机设备对主机进行应答。
为了与指定的设备进行通信，每个在总线上的从机设备必须拥有唯一的设备地址。
主设备可以没有主机地址，因为主机不需要其他设备对其发送命令，然后产生应答。
I2C时序发送者这是传输数据到总线的设备接受者这是从总线接收数据的设备主机：这是一个产生时钟信号，开始通信指令，和发送I2C指令，和停止通信的指令。
从机：这是一个监听总线信号，回信息给主机的设备多主机：I2C可以有跟多的主机每个主机都可以发送命令给从机仲裁：当更多的主设备需要占用总线时，一个确定总线上的主机可以使用它同步：在一个或者多个设备上处理同步时钟信号总线信号SCL和SDA信号都是双向的。
他们通过连接正电极的两个电阻进行供电。
这意味着当总线空闲时，两根线都是高电平，总线上的所有设备都必须有开槽或开漏针。
激活这条线意味着把它拉下来(有线和)。
IIC总线协议
IIC总线协议协议名称：IIC总线协议一、引言IIC（Inter-Integrated Circuit）总线协议是一种串行通信协议，用于在集成电路之间进行数据传输。
本协议旨在规范IIC总线的通信规则，确保设备之间的数据传输稳定可靠。
二、定义与缩写1. IIC总线：Inter-Integrated Circuit Bus，简称IIC总线，也称为I2C总线。
2. 主设备：通过IIC总线控制其他设备的设备。
3. 从设备：受主设备控制的设备。
4. SDA：串行数据线（Serial Data Line）。
5. SCL：串行时钟线（Serial Clock Line）。
三、通信规则1. 总线结构IIC总线由一条双向串行数据线SDA和一条串行时钟线SCL组成。
SDA和SCL都通过上拉电阻连接到正电源电压。
2. 传输模式IIC总线支持两种传输模式：标准模式和快速模式。
a) 标准模式：时钟频率最高为100 kHz，每个字节的传输包含8个数据位和1个ACK位。
b) 快速模式：时钟频率最高为400 kHz，每个字节的传输包含8个数据位和1个ACK位。
3. 起始和停止条件a) 起始条件：在SCL为高电平时，SDA由高电平转为低电平。
b) 停止条件：在SCL为高电平时，SDA由低电平转为高电平。
4. 数据传输a) 数据位：每个数据位在SCL的上升沿和下降沿进行传输。
b) ACK位：在每个字节的传输结束后，接收设备会发送一个ACK位作为确认信号。
c) 主设备向从设备发送数据时，数据位由高位到低位传输；从设备向主设备发送数据时，数据位由低位到高位传输。
5. 设备地址a) 主设备向从设备发送数据时，需要先发送从设备的地址。
b) 从设备的地址由7位组成，最高位为0表示写入操作，最高位为1表示读取操作。
6. 时钟同步a) SCL由主设备控制，主设备负责产生时钟信号。
b) 数据传输时，SDA上的数据必须保持稳定，直到SCL的下降沿。
I2C通讯协议
I2C通讯协议协议名称：I2C通讯协议一、引言I2C通讯协议是一种串行通信协议，用于在集成电路(IC)之间进行数据传输。
本协议旨在规范I2C通讯的格式、电气特性和传输速率，以确保不同设备之间的互操作性和数据的可靠传输。
二、定义1. I2C总线：由两根双向线（SDA和SCL）组成的串行总线，用于设备之间的通信。
2. 主设备（Master）：发起I2C通讯的设备，负责控制总线的时序和数据传输。
3. 从设备（Slave）：响应主设备的指令并提供数据的设备。
三、电气特性1. 电压级别：I2C总线使用标准逻辑电平，高电平为V_H，低电平为V_L，其中V_H > 2.1V，V_L < 0.9V。
2. 上拉电阻：SDA和SCL线上需连接上拉电阻，以确保线路空闲时为高电平状态。
四、物理连接1. SDA线：用于数据传输的双向线。
2. SCL线：用于时钟同步的线。
3. 地线：用于连接设备的共地。
五、通讯流程1. 总线空闲状态：SDA和SCL线均为高电平。
2. 起始信号：主设备将SDA线由高电平拉低，然后将SCL线拉低，表示通讯开始。
3. 地址传输：主设备发送从设备的地址和读/写位到SDA线上。
4. 从设备应答：从设备接收到地址后，根据自身地址是否匹配，发送应答信号（ACK/NACK）到SDA线上。
5. 数据传输：主设备和从设备通过SDA线传输数据，每传输8位数据后，接收方发送应答信号。
6. 停止信号：主设备将SCL线拉高，然后将SDA线由低电平拉高，表示通讯结束。
六、数据传输格式1. 起始信号：SDA线由高电平拉低，然后将SCL线拉低。
2. 7位从设备地址：主设备发送从设备的7位地址到SDA线上，最高位为读/写位。
3. 应答信号：从设备接收到地址后，发送应答信号（ACK/NACK）到SDA线上。
4. 数据传输：主设备和从设备通过SDA线传输数据，每传输8位数据后，接收方发送应答信号。
5. 停止信号：主设备将SCL线拉高，然后将SDA线由低电平拉高。
I2C协议
SancyI2C 协议规范I2C 协议规范一． I2C 协议I2C协议是有PHILIPS公司在1992年最先提出，乃PHILIPS公司专利。
只 要购买Philips的I2C元件同时传递了一个在Philips的I2C 专利下， 在I2C 系统 使用元件使系统符合由Philips定义的I2C规范的许可证。
任何使用I2C的元件 都必须得到PHILIPS公司的授权。
二． I2C总线的特征1． 只要求两条总线线路一条串行数据线 （SDA） 一条串行时钟线 （SCL） 。
同时SDL和SCL都是双向线路，分别通过上拉电阻连接到正的电源电压。
2 .每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主 机/从机关系软件设定地址;主机可以作为主机发送器或主机接收器。
3.它是一个真正的多主机总线，如果两个或更多主机同时初始化数据传输 可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏。
4. 串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s。
快速模 式下可达400kbit/s。
高速模式下可达3.4Mbit/s。
5.片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波，保证数据完整。
6.连接到相同总线的IC 数量只受到总线的最大电容400pF 限制。
三． I2C总线的概念I2C两线――串行数据SDA 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，LCD 驱动器，存储器或键盘接口，都可以作为一个发送器或接收器，由器件的 功能决定。
很明显LCD驱动器只是一个接收器，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。
在I2C总线上，无 论主机是接受方还是发送方，时钟信号永远是主机控制。
四． 总线数据有效性SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定。
I2C协议
I2C协议1、I2C总线I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。
它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。
主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件．在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。
如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件．然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。
在这种情况下．主机负责产生定时时钟和终止数据传送。
主机发送数据从机找寻从机地址-主动发送数据-主机终止传送主机接受从机数据主机找从机地址-主机接受数据-主句终止接受2、工作原理编辑SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）都是双向I/O线，接口电路为开漏输出．需通过上拉电阻接电源VCC．当总线空闲时．两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是CMOS器件，输出级也是开漏电路．在总线上消耗的电流很小，因此，总线上扩展的器件数量主要由电容负载来决定，因为每个器件的总线接口都有一定的等效电容．而线路中电容会影响总线传输速度．当电容过大时，有可能造成传输错误．所以，其负载能力为400pF，因此可以估算出总线允许长度和所接器件数量。
主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件．在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。
如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件．然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。
在这种情况下．主机负责产生定时时钟和终止数据传送。
3、特点I2C总线特点可以概括如下：(1)、在硬件上，I2C总线只需要一根数据线和一根时钟线两根线，总线接口已经集成在芯片内部，不需要特殊的接口电路，而且片上接口电路的滤波器可以滤去总线数据上的毛刺（金属表面出现的余屑和表面极细小的显微金属颗粒）．因此I2C总线简化了硬件电路PCB布线，降低了系统成本，提高了系统可靠性。
i2c总线协议,标准速率
竭诚为您提供优质文档/双击可除i2c总线协议,标准速率篇一：iic总线协议最佳理解iic总线协议1）iic总线的概念iic总线是一种串行总线，用于连接微控制器及其外围设备，具有以下特点：①两条总线线路：一条串行数据线（sda），一条串行时钟线（scl）②每个连接到总线的器件都可以使用软件更具它的唯一的地址来识别③传输数据的设备间是简单的主从关系④主机可以用作主机发送器或主机接收器⑤它是一个多主机总线，两个或多个主机同时发起数据传输时，可以通过冲突检测和仲裁来方式数据被破坏⑥串行的8位双向数据传输，位速率在标准模式下可达100kbit/s，在快速模式下可达400kbit/s，在高速模式下可达3.4mbit/s⑦片上的滤波器可以增加干扰功能，保证数据的完整⑧连接到同一总线上的ic数量受到总线最大电容的限制发送器：发送数据到总线的器件接收器：从总线接收数据的器件主机：发起/停止数据传输、提供时钟信号的器件从机：被主机寻址的器件多主机：可以有多个主机试图去控制总线，但是不会破坏数据仲裁：当多个主机试图去控制总线时，通过仲裁可以使得只有一个主机获得总线控制权，并且它传输的信息不会被破坏同步：多个器件同步时钟信号的过程i2c总线通过上拉电阻接正电源。
当总线空闲时，两根线均为高电平。
连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的sda及scl都是线“与”关系。
每个接到i2c总线上的器件都有唯一的地址。
主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。
由总线上接收数据的器件则为接收器。
在多主机系统中，可能同时有几个主机企图启动总线传送数据。
为了避免混乱，i2c总线要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总线。
在80c51单片机应用系统的串行总线扩展中，我们经常遇到的是以80c51单片机为主机，其它接口器件为从机的单主机情况。
数据位的有效性规定：i2c总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
I2C 协议标准(中文版
I2C总线规范目录1序言 (3)1.1 版本1.0-1992 (3)1.2 版本2.0-1998 (3)1.3 版本2.1-2000 (3)1.4 购买Philips的I2C总线元件 (3)2I2C总线使设计人员和厂商都得益 (3)2.1 设计人员的得益 (4)2.2 厂商的得益 (5)3介绍I2C总线规范 (6)4I2C总线的概念 (6)5总体特征 (7)6位传输 (7)6.1 数据的有效性 (7)6.2 起始和停止条件 (8)7传输数据 (9)7.1 字节格式 (9)7.2 响应 (9)8仲裁和时钟发生 (10)8.1 同步 (10)8.2 仲裁 (10)8.3 用时钟同步机制作为握手 (11)97位的地址格式 (12)107位寻址 (13)10.1 第一个字节的位定义 (13)10.1.1 广播呼叫地址 (14)10.1.2 起始字节 (15)10.1.3 CBUS的兼容性 (16)11标准模式I2C总线规范的扩展 (16)12快速模式 (17)13Hs模式 (17)13.1 高速传输 (17)13.2 Hs模式的串行数据传输格式 (19)13.3 从F/S模式切换到Hs模式以及返回 (20)13.4 低速模式中的快速模式器件 (21)13.5 串行总线系统的混合速度模式 (21)13.5.1 在混合速度总线系统中的F/S模式传输 (22)13.5.2 在混合速度总线系统中的Hs模式传输 (22)13.5.3 混合速度总线系统中电桥的时序要求 (24)1410位寻址 (24)14.1 头两个字节位的定义 (24)14.2 10位寻址的格式 (24)14.3 广播呼叫地址和10位寻址的起始字节 (26)15I/O级和总线线路的电气规范和时序 (26)15.1 标准和快速模式器件 (26)15.2 Hs模式器件 (28)16I2C总线器件到总线线路的电气连接 (30)16.1 标准模式I2C总线器件电阻R p和R S的最大和最小值 (31)17应用信息 (33)17.1 快速模式I2C总线器件的斜率控制输出级 (33)17.2 快速模式I2C总线器件的开关上拉电路 (34)17.3 总线线路的配线方式 (34)17.4 快速模式I2C总线器件电阻R p和R S的最大和最小值 (35)17.5 Hs模式I2C总线器件的电阻R p和R S的最大和最小值 (35)18F/S模式I2C总线系统的双向电平转换器 (35)18.1 连接逻辑电平不同的器件 (36)18.1.1 电平转换器的操作 (36)19Philips提供的开发工具 (37)20支持的文献 (37)1序言1.1 版本1.0-19921992 I2C总线规范的这个版本有以下的修正• 删除了用软件编程从机地址的内容因为实现这个功能相当复杂而且不被使用• 删除了低速模式实际上这个模式是整个I2C总线规范的子集不需要明确地详细说明• 增加了快速模式它将位速率增加4倍到达400kbit/s快速模式器件都向下兼容即它们可以在0~100kbit/s的I2C总线系统中使用• 增加了10位寻址允许1024个额外的从机地址• 快速模式器件的斜率控制和输入滤波改善了EMC性能注意100kbit/s的I2C总线系统或100kbit/s器件都没有改变1.2 版本2.0-1998I2C总线实际上已经成为一个国际标准在超过100种不同的IC上实现而且得到超过50家公司的许可但是现在的很多应用要求总线速度更高电源电压更低这个更新版的I2C总线规范满足这些要求而且有以下的修正• 增加了高速模式Hs模式它将位速率增加到3.4Mbit/s Hs模式的器件可以和I2C总线系统中快速和标准模式器件混合使用位速率从0~3.4Mbit/s• 电源电压是2V或更低的器件的低输出电平和滞后被调整到符合噪声容限的要求而且保持和电源电压更高的器件兼容• 快速模式输出级的0.6V 6mA要求被删除• 新器件的固定输入电平被总线电压相关的电平代替• 增加了双向电平转换器的应用信息1.3 版本2.1-2000I2C总线规范的V2.1版有以下微小的修改• 在Hs模式的重复起始条件后可以延长时钟信号SCLH见13.2节的图2225和32• Hs模式中的一些时序参数变得更随意见表6和表71.4 购买Philips的I2C总线元件购买Philips的I2C元件同时传递了一个在Philips的I2C专利下在I2C系统使用元件使系统符合由Philips定义的I2C规范的许可证2I2C总线使设计人员和厂商都得益在消费者电子电讯和工业电子中看上去不相关的设计里经常有很多相似的地方例如几乎每个系统都包括• 一些智能控制通常是一个单片的微控制器• 通用电路例如LCD驱动器远程I/O口RAM EEPROM或数据转换器• 面向应用的电路譬如收音机和视频系统的数字调谐和信号处理电路或者是音频拨号电话的DTMF发生器为了使这些相似之处对系统设计者和器件厂商都得益而且使硬件效益最大电路最简单Philips开发了一个简单的双向两线总线实现有效的IC之间控制这个总线就称为Inter IC或I2C总线现在Philips 包括超过150种CMOS和双极性兼容I2C总线的IC可以执行前面提到的三种类型的功能所有符合I2C 总线的器件组合了一个片上接口使器件之间直接通过I2C总线通讯这个设计概念解决了很多在设计数字控制电路时遇到的接口问题下面是I2C总线的一些特征• 只要求两条总线线路一条串行数据线SDA一条串行时钟线SCL• 每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机从机关系软件设定地址主机可以作为主机发送器或主机接收器• 它是一个真正的多主机总线如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏• 串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s快速模式下可达400kbit/s高速模式下可达3.4Mbit/s• 片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整• 连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制图1是两个I2C总线应用的例子2.1 设计人员的得益符合I2C总线的IC允许系统设计快速向前推进直接从功能结构图到原型此外由于它们直接剪贴到I2C总线没有任何额外的外部接口所以允许简单地通过从或者向总线剪贴或不剪贴IC 来修改或升级原型系统符合I2C总线的IC还有一些功能特别吸引设计人员• 结构图的功能模块与实际的IC对应设计快速从结构图向最后的原理图推进• 不需要设计总线接口因为I2C总线接口已经集成在片上• 集成的寻址和数据传输协议允许系统完全由软件定义• 相同类型的IC经常用于很多不同的应用• 由于设计人员快速熟悉了用兼容I2C总线的IC表示经常使用的功能模块使设计时间减少• 在系统中增加或删除IC不会影响总线的其他电路• 故障诊断和调试都很简单故障可被立即寻迹• 通过聚集一个可再使用的软件模块的库减少软件开发时间除了这些优点外符合I2C总线的CMOS IC还向设计者在特别吸引的可移植装置和电池供电系统方面提供了特殊的功能它们都有• 极低的电流消耗• 抗高噪声干扰• 电源电压范围宽• 工作的温度范围广图1 I 2C 应用的两个例子a 高性能的高度集成电视bDECT 无绳电话基站2.2 厂商的得益符合I 2C 总线的IC 不只帮助了设计者它们也使设备厂商得到很多益处因为• 简单的两线串行I 2C 总线将互联减到最小因此IC 的管脚更少而且PCB 的线路也减少结果使PCB 更小和更便宜• 完全完整的I 2C 总线协议不需要地址译码器和其他胶合逻辑• I 2C 总线的多主机功能允许通过外部连接到生产线快速测试和调整最终用户的设备•符合I 2C 总线的IC 提供SO 小型VSO 超小型以及DIL 封装甚至减少了IC 的空间要求这些只是一些益处另外兼容I 2C 总线的IC 通过允许简单地构造设备变量和保持设计是最新的简易升级功能增加了系统设计的灵活性这样整个装置系列可以围绕一个基本的模型开发新设备的升级或者功能增强的模型即扩展的存储器远程控制等等可以简单地通过剪贴相应的IC 到总线上产生如果需要更大的ROM 只需要从我们广泛的IC 中选择一个有更大ROM 的微控制器就可以了由于新的IC 要取代旧的增加新功能到装置或者提升它的性能只要简单地从总线上移去过时的IC然后换上它的后续IC 就可以了3介绍I2C总线规范对于面向8位的数字控制应用譬如那些要求用微控制器的要建立一些设计标准• 一个完整的系统通常由至少一个微控制器和其他外围器件例如存储器和I/O扩展器组成• 系统中不同器件的连接成本必须最小• 执行控制功能的系统不要求高速的数据传输• 总的效益由选择的器件和互连总线结构的种类决定产生一个满足这些标准的系统需要一个串行的总线结构尽管串行总线没有并行总线的数据吞吐能力但它们只要很少的配线和IC连接管脚然而总线不仅仅是互连的线还包含系统通讯的所有格式和过程串行总线的器件间通讯必须有某种形式的协议避免所有混乱数据丢失和妨碍信息的可能性快速器件必须可以和慢速器件通讯系统必须不能基于所连接的器件否则不可能进行修改或改进应当设计一个过程决定哪些器件何时可以控制总线而且如果有不同时钟速度的器件连接到总线必须定义总线的时钟源所有这些标准都在I2C总线的规范中4I2C总线的概念I2C总线支持任何IC生产过程NMOS CMOS双极性两线――串行数据SDA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很明显LCD驱动器只是一个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见表1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表1 I2C总线术语的定义术语描述发送器发送数据到总线的器件接收器从总线接收数据的器件主机初始化发送产生时钟信号和终止发送的器件从机被主机寻址的器件多主机同时有多于一个主机尝试控制总线但不破坏报文仲裁是一个在有多个主机同时尝试控制总线但只允许其中一个控制总线并使报文不被破坏的过程同步两个或多个器件同步时钟信号的过程I2C总线是一个多主机的总线这就是说可以连接多于一个能控制总线的器件到总线由于主机通常是微控制器让我们考虑以下数据在两个连接到I2C总线的微控制器之间传输的情况见图2这突出了I2C总线的主机从机和接收器发送器的关系应当注意的是这些关系不是持久的只由当时数据传输的方向决定传输数据的过程如下1假设微控制器A要发送信息到微控制器B• 微控制器A主机寻址微控制器B从机• 微控制器A主机发送器发送数据到微控制器B从机接收器• 微控制器A终止传输2如果微控制器A想从微控制器B接收信息• 微控制器A主机寻址微控制器B从机• 微控制器A 主机接收器从微控制器B 从机发送器接收数据 •微控制器A 终止传输甚至在这种情况下主机微控制器A 也产生定时而且终止传输连接多于一个微控制器到I 2C 总线的可能性意味着超过一个主机可以同时尝试初始化传输数据为了避免由此产生混乱发展出一个仲裁过程它依靠线与连接所有I 2C 总线接口到I 2C 总线如果两个或多个主机尝试发送信息到总线在其他主机都产生的情况下首先产生一个1的主机将丢失仲裁仲裁时的时钟信号是用线与连接到SCL 线的主机产生的时钟的同步结合关于仲裁的更详细信息请参考第8章图2 使用两个微控制器的I 2C 总线配置举例在I 2C 总线上产生时钟信号通常是主机器件的责任当在总线上传输数据时每个主机产生自己的时钟信号主机发出的总线时钟信号只有在以下的情况才能被改变慢速的从机器件控制时钟线并延长时钟信号或者在发生仲裁时被另一个主机改变5总体特征SDA 和SCL 都是双向线路都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压见图3当总线空闲时这两条线路都是高电平连接到总线的器件输出级必须是漏极开路或集电极开路才能执行线与的功能I 2C 总线上数据的传输速率在标准模式下可达100kbit/s 在快速模式下可达400kbit/s 在高速模式下可达3.4Mbit/s 连接到总线的接口数量只由总线电容是400pF 的限制决定关于高速模式主机器件的信息请参考第13章6位传输由于连接到I 2C 总线的器件有不同种类的工艺CMOS NMOS 双极性逻辑0低和1高的电平不是固定的它由V DD 的相关电平决定见第15章的电气规范每传输一个数据位就产生一个时钟脉冲6.1 数据的有效性SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定数据线的高或低电平状态只有在SCL 线的时钟信号是低电平时才能改变见图4DEVICE 1DEVICE 2图3 标准模式器件和快速模式器件连接到I 2C 总线data line stable;data validchange of data allowedSDASCL图4 I 2C 总线的位传输6.2 起始和停止条件 在I 2C 总线中唯一出现的是被定义为起始S 和停止P 条件见图5的情况其中一种情况是在SCL 线是高电平时SDA 线从高电平向低电平切换这个情况表示起始条件当SCL 是高电平时SDA 线由低电平向高电平切换表示停止条件起始和停止条件一般由主机产生总线在起始条件后被认为处于忙的状态在停止条件的某段时间后总线被认为再次处于空闲状态总线的空闲状态将在第15章详细说明如果产生重复起始Sr条件而不产生停止条件总线会一直处于忙的状态此时的起始条件S和重复起始Sr条件在功能上是一样的见图10因此在本文档的剩余部分符号S 将作为一个通用的术语既表示起始条件又表示重复起始条件除非有特别声明的Sr如果连接到总线的器件合并了必要的接口硬件那么用它们检测起始和停止条件十分简便但是没有这种接口的微控制器在每个时钟周期至少要采样SDA 线两次来判别有没有发生电平切换SDASCLPSTOP conditionSDASCLSSTART condition图5 起始和停止条件7传输数据7.1 字节格式发送到SDA线上的每个字节必须为8位每次传输可以发送的字节数量不受限制每个字节后必须跟一个响应位首先传输的是数据的最高位MSB见图6如果从机要完成一些其他功能后例如一个内部中断服务程序才能接收或发送下一个完整的数据字节可以使时钟线SCL保持低电平迫使主机进入等待状态当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL后数据传输继续在一些情况下可以用与I2C总线格式不一样的格式例如兼容CBUS的器件甚至在传输一个字节时用这样的地址起始的报文可以通过产生停止条件来终止此时不会产生响应见10.1.3节7.2 响应数据传输必须带响应相关的响应时钟脉冲由主机产生在响应的时钟脉冲期间发送器释放SDA线高在响应的时钟脉冲期间接收器必须将SDA线拉低使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平见图7当然必须考虑建立和保持时间在第15章详细说明通常被寻址的接收器在接收到的每个字节后除了用CBUS地址开头的报文必须产生一个响应见10.1.3节当从机不能响应从机地址时例如它正在执行一些实时函数不能接收或发送从机必须使数据线保持高电平主机然后产生一个停止条件终止传输或者产生重复起始条件开始新的传输如果从机接收器响应了从机地址但是在传输了一段时间后不能接收更多数据字节主机必须再一次终止传输这个情况用从机在第一个字节后没有产生响应来表示从机使数据线保持高电平主机产生一个停止或重复起始条件如果传输中有主机接收器它必须通过在从机不产生时钟的最后一个字节不产生一个响应向从机发送器通知数据结束从机发送器必须释放数据线允许主机产生一个停止或重复起始条件图6 I2C总线的数据传输图7 I 2C 总线的响应8仲裁和时钟发生8.1 同步所有主机在SCL 线上产生它们自己的时钟来传输I 2C 总线上的报文数据只在时钟的高电平周期有效因此需要一个确定的时钟进行逐位仲裁时钟同步通过线与连接I 2C 接口到SCL 线来执行这就是说SCL 线的高到低切换会使器件开始数它们的低电平周期而且一旦器件的时钟变低电平它会使SCL 线保持这种状态直到到达时钟的高电平见图8但是如果另一个时钟仍处于低电平周期这个时钟的低到高切换不会改变SCL 线的状态因此SCL 线被有最长低电平周期的器件保持低电平此时低电平周期短的器件会进入高电平的等待状态C LK 1CLK 2SCLstart counting图8 仲裁过程中的时钟同步当所有有关的器件数完了它们的低电平周期后时钟线被释放并变成高电平之后器件时钟和SCL 线的状态没有差别而且所有器件会开始数它们的高电平周期首先完成高电平周期的器件会再次将SCL 线拉低这样产生的同步SCL 时钟的低电平周期由低电平时钟周期最长的器件决定而高电平周期由高电平时钟周期最短的器件决定8.2 仲裁主机只能在总线空闲的时侯启动传输两个或多个主机可能在起始条件的最小持续时间t HD;STA内产生一个起始条件结果在总线上产生一个规定的起始条件当SCL 线是高电平时仲裁在SDA 线发生这样在其他主机发送低电平时发送高电平的主机将断开它的数据输出级因为总线上的电平与它自己的电平不相同仲裁可以持续多位它的第一个阶段是比较地址位有关的寻址信息请参考第10章和第14章如果每个主机都尝试寻址相同的器件仲裁会继续比较数据位如果是主机发送器或者比较响应位如果是主机接收器因为I 2C 总线的地址和数据信息由赢得仲裁的主机决定在仲裁过程中不会丢失信息丢失仲裁的主机可以产生时钟脉冲直到丢失仲裁的该字节末尾由于Hs 模式的主机有一个唯一的8位主机码因此一般在第一个字节就可以结束仲裁见第13章 如果主机也结合了从机功能而且在寻址阶段丢失仲裁它很可能就是赢得仲裁的主机在寻址的器件因此丢失仲裁的主机必须立即切换到它的从机模式图9显示了两个主机的仲裁过程当然可能包含更多的内容由连接到总线的主机数量决定此时产生DATA1的主机的内部数据电平与SDA 线的实际电平有一些差别如果关断数据输出这就意味着总线连接了一个高输出电平这不会影响由赢得仲裁的主机初始化的数据传输DATA 1DATA 2SDASCL图9 两个主机的仲裁过程由于I 2C 总线的控制只由地址或主机码以及竞争主机发送的数据决定没有中央主机总线也没有任何定制的优先权必须特别注意的是在串行传输时当重复起始条件或停止条件发送到I 2C 总线的时侯仲裁过程仍在进行如果可能产生这样的情况有关的主机必须在帧格式相同位置发送这个重复起始条件或停止条件也就是说仲裁在不能下面情况之间进行• 重复起始条件和数据位 • 停止条件和数据位 • 重复起始条件和停止条件从机不被卷入仲裁过程8.3 用时钟同步机制作为握手 时钟同步机制除了在仲裁过程中使用外还可以用于使能接收器处理字节级或位级的快速数据传输在字节级的快速传输中器件可以快速接收数据字节但需要更多时间保存接收到的字节或准备另一个要发送的字节然后从机以一种握手过程见图6在接收和响应一个字节后使SCL 线保持低电平迫使主机进入等待状态直到从机准备好下一个要传输的字节在位级的快速传输中器件例如对I 2C 总线有或没有限制的微控制器可以通过延长每个时钟的低电平周期减慢总线时钟从而任何主机的速度都可以适配这个器件的内部操作速率在Hs 模式中握手的功能只能在字节级使用见第13章97位的地址格式数据的传输遵循图10所示的格式在起始条件S后发送了一个从机地址这个地址共有7位紧接着的第8位是数据方向位R/W0表示发送写1表示请求数据读数据传输一般由主机产生的停止位P终止但是如果主机仍希望在总线上通讯它可以产生重复起始条件Sr和寻址另一个从机而不是首先产生一个停止条件在这种传输中可能有不同的读写格式结合图10 完整的数据传输可能的数据传输格式有• 主机发送器发送到从机接收器传输的方向不会改变见图11• 在第一个字节后主机立即读从机见图12在第一次响应时主机发送器变成主机接收器从机接收器变成从机发送器第一次响应仍由从机产生之前发送了一个不响应信号A的主机产生停止条件• 复合格式见图13传输改变方向的时侯起始条件和从机地址都会被重复但R/W位取反如果主机接收器发送一个重复起始条件它之前应该发送了一个不响应信号A注意1复合格式可以用于例如控制一个串行存储器在第一个数据字节期间要写内部存储器的位置在重复起始条件和从机地址后数据可被传输2自动增加或减少之前访问的存储器位置等所有决定都由器件的设计者决定3每个字节都跟着一个响应位在序列中用A或A模块表示4兼容I2C总线的器件在接收到起始或重复起始条件时必须复位它们的总线逻辑甚至在这些起始条件没有根据正确的格式放置它们也都期望发送从机地址5起始条件后面立即跟着一个停止条件报文为空是一个不合法的格式图11 主机发送器用7位地址寻址从机接收器传输方向不变图12 在第一个字节后主机立即读从机图13 复合格式107位寻址I2C总线的寻址过程是通常在起始条件后的第一个字节决定了主机选择哪一个从机例外的情况是可以寻址所有器件的广播呼叫地址使用这个地址时理论上所有器件都会发出一个响应但是也可以使器件忽略这个地址广播呼叫地址的第二个字节定义了要采取的行动这个过程将在10.1.1节详细介绍有关10位寻址的信息请参考第14章10.1 第一个字节的位定义第一个字节的头7位组成了从机地址见图14最低位LSB是第8位它决定了报文的方向第一个字节的最低位是0表示主机会写信息到被选中的从机1表示主机会向从机读信息当发送了一个地址后系统中的每个器件都在起始条件后将头7位与它自己的地址比较如果一样器件会任务它被主机寻址至于是从机接收器还是从机发送器都由R/W位决定图14 起始条件后的第一个字节从机地址由一个固定和一个可编程的部分构成由于很可能在一个系统中有几个同样的器件从机地址的可编程部分使最大数量的这些器件可以连接到I2C总线上器件可编程地址位的数量由它可使用的管脚决定例如如果器件有4个固定的和3个可编程的地址位那么相同的总线上共可以连接8个相同的器件I2C总线委员会协调I2C地址的分配进一步的信息可以从最后列出的Philips代理商处获得保留的两组8位地址0000XXX和1111XXX的用途见表2从机地址的11110XX位组合保留给10位寻址见第14章。
i2c协议电平
i2c协议电平I²C（Inter-Integrated Circuit）是一种通信协议，用于在集成电路芯片之间进行数据交换。
它是由飞利浦（Philips）公司在1980年代开发的，现在已经成为通信接口的一种标准。
I²C协议采用双线串行通信方式，包括一个数据线（SDA）和一个时钟线（SCL），可以实现多个设备在同一个总线上进行通信。
I²C协议的电平标准有根据工作频率和信号电平两个方面来规定。
首先是工作频率。
I²C协议支持的标准频率有低速模式（Standard Mode）和高速模式（Fast Mode），以及一些扩展模式（如Fast Mode Plus和High-Speed Mode）。
在低速模式下，数据传输速率通常为100kHz。
时钟频率为100kHz 时，数据率可达到每秒10kbit/s。
如果需要提高速度，可以选择高速模式，其标称速率为400kHz。
时钟频率为400kHz时，数据率可达到每秒40kbit/s。
扩展模式则进一步提高了速度。
Fast Mode Plus提供了1MHz的时钟频率，可以获得每秒100kbit/s的数据率。
High-Speed Mode则支持更高的时钟频率，通常为3.4MHz或更高，从而可以达到更快的数据传输速度。
接下来是信号电平。
I²C协议的信号电平有两种标准：标准模式和高速模式。
在标准模式下，通信使用的信号电压通常是3.3V或5V。
数据线（SDA）和时钟线（SCL）上的电平，都有一个高电平和一个低电平，分别代表逻辑1和逻辑0。
在高速模式下，信号电压可更低，通常为3.3V。
此时，高电平和低电平的具体电压规定有所改变。
在标准模式下，高电平的电压范围为0.7VDD（VDD表示供电电源电压）至VDD+0.3V，低电平的电压范围为0至0.3VDD。
而在高速模式下，高电平的电压范围为0.7V至3.3V，低电平的电压范围为0至0.3VDD。
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i2c 总线协议标准与规范
I2C 总线协议
I2C 协议规定，总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。
起始和结束信号总是由主设备产生。
总线在空闲状态时，SCL 和SDA 都保持着高电平，当SCL 为高电平而SDA 由高到低的跳变，表示产生一个起始条件；当SCL 为高而SDA 由低到
高的跳变，表示产生一个停止条件。
在起始条件产生后，总线处于忙状态，由本次数据传输的主从设备独占，其他I2C 器件无法访问总线；而在停止条件产生后，本次数据传输的主从设备将释放总线，总线再次处于空闲状态。
如图所示：
在了解起始条件和停止条件后，我们再来看看在这个过程中数据的传输是如何进行的。
前面我们已经提到过，数据传输以字节为单位。
主设备在SCL 线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA 线上传输一个数据位，当一个字节按数据位从高位到低位的顺序传输完后，紧接着从设备将拉低SDA 线，回传给主设备一个应答位，此时才认为一个字节真正的被传输完成。
当然，并不是所有的字节传输都必须有一个应答位，比如：当从设备不能再接收主设备发送的数据时，从设备将回传一个否定应答位。
数据传输的过程如图所。