来源：百问网_嵌入式linux wiki_jz2440 新1期视频维基教程 (视频文字版)

作者：韦东山

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I2C协议

I2C在硬件上的接法如下(图19-1)所示，主控芯片引出两条线SCL,SDA线，在一条I2C总线上可以接很多I2C设备，我们还会放一个上拉电阻（放一个上拉电阻的原因以后我们再说）。

 

我们怎么传输数据，我们需要发数据从主设备发送到从设备上去，也需要把数据从从设备传送到主设备上去，数据涉及到双向传输。

举个例子：

 

体育老师：可以把球发给学生，也可以把球从学生中接过来。

1.发球：a.老师说：注意了(start) b.老师对A学生说我要球发给你(地址)。

• c.老师就把球发出去了（传输）。
• d.A收到球之后，应该告诉老师一声（回应）。
• e.老师说下课（停止）

2.接球：

• a.老师说注意了(start)，
• b.老师说：B把球发给我(地址)
• c.B就把球发给老师（传输）
• d.老师收到球之后，给B说一声，表示收到球了（回应）。
• e.老师说下课（停止）

我们就使用这个简单的例子，来解释一下IIC的传输协议。

• 老师说注意了，表示开始信号(start)
• 老师告诉某个学生，表示发送地址(address)
• 老师发球/接球，表示数据的传输
• 老师/学生收到球，回应表示：回应信号(ACK)
• 老师说下课，表示IIC传输接受(P)

 

IIC传输数据的格式

1.写操作：

刚开始主芯片要发出一个start信号，然后发出一个设备地址(用来确定是往哪一个芯片写数据)，方向(读/写，0表示写，1表示读)。

回应(用来确定这个设备是否存在)，然后就可以传输数据，传输数据之后，要有一个回应信号（确定数据是否接受完成)，然后再传输下一个数据。

每传输一个数据，接受方都会有一个回应信号，数据发送完之后，主芯片就会发送一个停止信号。

白色背景：主→从

灰色背景：从→主

 

2.读操作：

刚开始主芯片要发出一个start信号，然后发出一个设备地址(用来确定是从哪一个芯片读取数据)，方向(读/写，0表示写，1表示读)。

回应(用来确定这个设备是否存在)，然后就可以传输数据，传输数据之后，要有一个回应信号（确定数据是否接受完成)，然后再传输下一个数据。

每传输一个数据，接受方都会有一个回应信号，数据发送完之后，主芯片就会发送一个停止信号。

白色背景：主→从

灰色背景：从→主

 

传输是以8位为单元数据传输的，先传输最高位(MSB)，主芯片发出start信号之后，然后发出9个时钟传输数据。

（1）开始信号（S）：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

（2）结束信号（P）：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

（3）响应信号(ACK)：接收器在接收到8位数据后，在第9个时钟周期，拉低SDA

SDA上传输的数据必须在SCL为高电平期间保持稳定，SDA上的数据只能在SCL为低电平期间变化。如图

 

1.问题：如何在SDA上实现双向传输？

答：主芯片通过一根SDA线既可以把数据发给从设备，也可以从SDA上读取数据，连接SDA线的引脚里面必然有两个引脚（发送引脚/接受引脚）。

2.问题：主设备(从设备)发送数据时，从设备(主设备)的发送引脚，不影响数据的发送，怎么做到呢？

答：里面放一个三极管，使用开极(极电集开发出去作为输出)电路，如下图

 

下面画一个真值表:

 

• 从真值表和电路图我们可以知道，当某一个芯片不行影响SDA线时，那就不驱动这个三极管。
• 想输出高电平时；都不驱动(高电平就由上拉电阻决定)。
• 想输出低电平，就驱动三极管。

从下面的例子可以看看数据是怎么传的（实现双向传输），比如：主设备发送（8bit）给从设备 1.前8个clk

• 从设备不要影响，从设备不驱动三极管；
• 主设备决定数据；

2.第9个clk，由从设备决定数据

• 主设备不驱动三极管；
• 从设备决定数据；

从上面的例子，就可以知道，怎样在一条线上实现，双向传输的办法。这就是为什么在SDA,SCL上放上拉电阻的原因。

在第9个时钟之后，如果有某一方处于繁忙状态，它可以一直把SCL拉低当SCL为低电平时候，大家都不应该使用IIC总线，只有当SCL从低电平变为高电平的时候，IIC总线才能被使用。

从前图我们也可以知道ACK信号应该是低电平。主设备不驱动三极管，如果从设备不驱动三极端的话SDA应该是高电平，当从设备接收数据之后，发出回应信号的时候，就会驱动三极管，让SDA变为低电平。所以说：ACK信号是低电平。

对于IIC协议它只能规定怎么传输数据，数据什么含义它完全不能够控制，数据的含义有从设备决定。