【嵌入式学习】--i2c协议

一、简介

I2C由时钟线（SCL）和数据线（SDA）两根线构成通信线路，总线空闲时通过上拉电阻拉高电平。I2C是一种主从结构（Master/Slave）总线，总线上每个设备都可以作为主机或从机，主设备通常是CPU，用来产生传输的时钟信号，并初始化总线的数据传输，而从设备只能被动响应主机请求。

二、如何操作不同I2C设备

因为一个I2C总线可以接多个从设备，这就需要主机通过地址来确定与哪个从机进行通信。I2C总线上的每个从设备都有一个唯一的7bit物理识别地址。因为I2C地址全0表示广播地址，所以一个I2C总线理论最多能挂载2^7 - 1=127个从设备。

三、时序图

起始信号：
SCL为高电平，SDA产生一次下降沿。

结束信号：
SCL为高电平，SDA产生一次上升沿。

数据传输：
SCL为低电平区间，SDA为高则传输1，为低则传输0.

主从机发送数据流程：

主机发送数据：
1.主机发送起始信号
2.主机发送从机地址，相应地址的从机发出ACK进行响应。
3.主机向从机发送数据，每位数据从机接收到就响应一次ACK。
4.主机发送完数据后，发送一个结束信号，结束本次发送。

从机发送数据：
1.主机发送起始信号
2.主机发送从机地址，相应地址的从机发出ACK进行响应。
3.从机向主机发送数据，每位数据主机接收到就响应一次ACK。
4.主机接收完数据后，发送一个结束信号，结束本次发送。

源码（以51单片机控制At24c02为例）

#include"i2c.h"
#include "intrins.h"

/*******************************************************************************
* 函数名         : Delay10us()
* 函数功能		   : 延时10us
* 输入           : 无
* 输出         	 : 无
*******************************************************************************/
void Delay10us()
{
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

}

/*scl高电平，然后sda产生一次下降沿信号*/
void i2c_start()
{
	SDA = 1;
	SCL = 1;
	Delay10us();//保持一段时间
	SDA = 0;
	Delay10us();//延时，以便下降沿明显
	SCL = 0;//为下面的发送数据做准备
}


/*scl高电平，然后sda产生一次上升沿信号*/
void i2c_stop()
{
	SDA = 0;
	SCL = 1;
	Delay10us();//保持一段时间
	SDA = 1;
	Delay10us();//延时，以便下降沿明显
	SCL = 1;//重新释放总线
}


/*发送一字节的数据到从机，数据位的改变要在SCL的低电平区间，高电平表示1，低电平表示0*/
static u8 i2c_sendbyte(u8 datas)
{
	u8 i = 0;
	for(i=0;i<8;i++)
	{	
		SDA = datas>>7;//MSB字节序，所以从高位读起
		datas <<= 1;
		Delay10us();
		SCL = 1;
		Delay10us();
		SCL = 0;
	}
	
	SDA = 1;//准备接收ACK
	SCL = 1;
	Delay10us();
	
	i = 0;
	while(SDA && i<200)//超时时间内ACK响应
	{
		i++;
	}
	
	if(i>=200)
	{
		SCL = 0;
		Delay10us();
		return 0;
	}
	
	SCL = 0;
	Delay10us();
	return 1;
}


/*接收从机发送的一字节的数据，数据位的改变要在SCL的低电平区间，所以每一位数据都需要主机先释放总线，再拉低总线*/
static u8 i2c_readbyte()
{
	u8 i=0,datas=0;
	
	for(i=0;i<8;i++)//接收8个字节
	{
		SCL=1;
		Delay10us();		
		dat<<=1;
		dat|=SDA;
		Delay10us();	
		SCL=0;
		Delay10us();
	}
	return datas;		
}


/*向At24c02发送数据*/
void at24c02_write(unsigned char addr,unsigned char dat)
{
	i2c_start();
	i2c_sendbyte(0xa0);//发送写器件地址
	i2c_sendbyte(addr);//发送要写入内存地址
	i2c_sendbyte(dat);	//发送数据
	i2c_stop();
}


/*接收At24c02发送的数据*/
unsigned char at24c02_read(unsigned char addr)
{
	unsigned char num;
	i2c_start();
	i2c_sendbyte(0xa0); //发送写器件地址
	i2c_sendbyte(addr); //发送要读取的地址
	
	i2c_start();
	i2c_sendbyte(0xa1); //发送读器件地址
	num=i2c_readbyte(); //读取数据
	i2c_stop();
	
	return num;	
}


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