最容易做的门户网站,动漫设计学校,圣辉友联做网站公司,中国建筑工程承包网特点 两线制总线#xff1a;I2C仅使用两条线——串行数据线#xff08;SDA#xff09;和串行时钟线#xff08;SCL#xff09;进行通信#xff0c;有效降低了连接复杂性。多主多从设备支持#xff1a;I2C支持多个主设备和多个从设备连接到同一总线上。每个设备都有唯一… 特点 两线制总线I2C仅使用两条线——串行数据线SDA和串行时钟线SCL进行通信有效降低了连接复杂性。多主多从设备支持I2C支持多个主设备和多个从设备连接到同一总线上。每个设备都有唯一的地址。可变的时钟速率I2C总线支持不同的速率模式如标准模式100kbps、快速模式400kbps和高速模式3.4Mbps。同步通信I2C是一种同步通信协议数据传输由时钟信号SCL来控制。简单的连接I2C通信对硬件的要求比较低很容易在微控制器和外围设备间实现连接。地址分配每个I2C设备都通过一个7位或10位的地址来识别这使得总线上可以连接多个设备。阻塞传输I2C支持阻塞传输机制即主设备可以在传输过程中控制总线防止其他设备发送数据。应用广泛由于其简单和灵活性I2C被广泛应用于各种电子产品中如传感器、LCD显示器、EEPROM等。总线仲裁和冲突检测在多主模式下I2C能够处理多个主设备同时尝试控制总线的情况。低功耗I2C总线的设计使其成为低功耗的通信方式适用于电池供电的设备。 5种速率 I2C协议可以工作在以下5种速率模式下不同的器件可能支持不同的速率。 标准模式(Standard)100kbps快速模式(Fast)400kbps快速模式(Fast-Plus)1Mbps高速模式(High-speed)3.4Mbps超快模式(Ultra-Fast)5Mbps单向传输 【bpsbit/s即SCL的频率】 其中超快模式是单向数据传输通常用于LED、LCD等不需要应答的器件和正常的I2C操作时序类似但是只进行写数据不需要考虑ACK应答信号。 在I2C协议的官方文档NXP_UM10204_I2C-bus specification and user manual_Rev.6超快模式和其他模式在3.2和3.1章节分别进行介绍。 4种信号 I2C协议最基础的几种信号起始、停止、应答和非应答信号。 起始信号 I2C协议规定SCL处于高电平时SDA由高到低变化这种信号是起始信号。 停止信号 I2C协议规定SCL处于高电平SDA由低到高变化这种信号是停止信号。 数据有效性 I2C协议对数据的采样发生在SCL高电平期间除了起始和停止信号在数据传输期间SCL为高电平时SDA必须保持稳定不允许改变在SCL低电平时才可以进行变化。 应答信号 I2C最大的一个特点就是有完善的应答机制从机接收到主机的数据时会回复一个应答信号来通知主机表示“我收到了”。 应答信号出现在1个字节传输完成之后即第9个SCL时钟周期内此时主机需要释放SDA总线把总线控制权交给从机由于上拉电阻的作用此时总线为高电平如果从机正确的收到了主机发来的数据会把SDA拉低表示应答响应。 使用MCU、FPGA等控制器实现时需要在第9个SCL时钟周期把SDA设置为高阻输入状态如果读取到SDA为低电平则表示数据被成功接收到可以进行下一步操作。 非应答信号 当第9个SCL时钟周期时SDA保持高电平表示非应答信号。 非应答信号可能是主机产生也可能是从机产生产生非应答信号的情况主要有以下几种 I2C总线上没有主机所指定地址的从机设备从机正在执行一些操作处于忙状态还没有准备好与主机通讯主机发送的一些控制命令从机不支持主机接收从机数据时主机产生非应答信号通知从机数据传输结束不要再发数据了 读写时序 向指定寄存器地址写入指定数据操作时序 从指定寄存器地址读取数据操作时序 注意读数据时有两次起始信号。 7位和10位地址 大多数I2C器件支持7位地址模式有一些器件还支持10位地址而且两种类型的器件可以连接在同一个I2C总线上目前10位地址的器件还没有被广泛使用。 主机发送从机接收。使用10位地址进行写时序 主机接收从机发送。使用10位地址进行读时序 I2C保留字节 I2C读写时起始位之后的第一个字节除了厂商指定的设备地址外还有一些保留字节主要有两组0000 xxx和1111 xxx保留字节的含义 上述的10位地址模式就是使用到了最后一种保留字节。 第一种广播模式可以通过写入第二个字节06h来复位I2C总线上所有的从机器件。具体操作时序可以查看文档NXP_UM10204_I2C-bus specification and user manual_Rev.63.1.12 Reserved addresses章节有详细介绍。其中device ID控制字1111 1xx1可以读取I2C器件内部的24位器件ID通过对照NXP I2C协议器件列表可以查询到器件所属的厂商和型号。 SDA应该在第9个SCL时钟周期设置为输入状态 下图的波形是使用Xilinx FPGA对AT24C1024的驱动使用片上逻辑分析仪ChipScope抓取的实际波形AT24C1024B存储空间为1024K Bit 131072 Byte存储单元地址位宽为17位。 AT24C1024B写时序 AT24C1024B读时序 SPI和I2C的对比 I2C是半双工SPI是全双工。I2C支持多主多从模式而SPI只能有一个主机。从GPIO占用上来看I2C占用更少的GPIO更节省资源。I2C有应答响应机制数据可靠性更高SPI没有应答机制。I2C速率不会太高最高速率3.4MbpsSPI可以达到很高的速率。I2C通过器件地址来选择从机从机数量的增加不会导致GPIO的增加而SPI通过CS选择从机每增加一个从机就要多占用一个GPIO。SPI协议在SCLK边沿进行数据采样I2C在SCL高电平器件进行数据采样。两者大多都应用于板内器件短距离通讯。