【江科大】STM32：I2C时序/数据帧

IIC的时序基本单元

• 起始条件如图：SDA先出现下降沿，然后SCL也下降变为低电平。
  这样做的目的是，可以让SCL以低电平开始低电平结束
• 结束的条件是，SCL放手，回弹为高电平，接着SDA再放手，产生一个上升沿。回弹以后SCL和SDA均回到高电平。
  注意：其实和终止条件都是由主机产生的，从机不允许产生起始和终止，所以在总线空闲状态，从机必须始终双手放开。不允许主动跳出来，去碰总线。
  如果允许就是多主机模型了。

发送一个字节（数据传输，SCL高电平时不允许改变SDA)

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上(高位先行)，然后释放SCL,从机将在SCL高电平期间读取数据位所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次
即可发送一个字节.

1. 主机将数据依次放在SDA线上，指的就是想输出0就向下拉，变为低电平。输出1就放手变为高电平。
2. 然后释放SCL,从机在SCL为高电平时读取SDA的电平（其实一般在上升沿就会把数据读走）。
3. 读完第一位，主机拉低SCL,在SDA出现下降沿的时候，放数据。
4. 放完以后，主机松手，SCL回到高电平，从机读取这一位
5. 在SDA的同步下，依次进行主机发送和从机接收，循环8次，就可以发送8个数据，也就是一个字节（高位先行）
6. 如果在传输的过程中突然进中断，那么主机的发送和从机的接收都会暂停，SCL,和SDA也会保持7. 当前状态一直延时，直到中断结束。主机继续控制SCL和SDA继续传输数据。
   SCL和SDA的控制权均为主机所有。

接收一个字节：

SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL,主机将在SCL高电
平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA)

1. 主机在接收之前，需要释放SDA。(释放SDA就相当于切入到输入模式，其实可以理解为主机和所有设备均处于输入模式)
2. 当主机要发送的时候，拉低SDA,当主机接收的时候释放SDA(不影响其他设备往SDA上放数据)
3. 因为总线是线与的结构，只要有一个设备拉低了，总线就会变为低电平。
4. 如果一直拉着总线不放手，那么无论其他设备发送什么数据，总线一直处于低电平。
   从流程上看，接收一个字节和发送一个字节是非常相似的。
   区别：
   发送数据：低电平主机放数据，高电平，从机读数据
   接收数据：低电平从机放数据，高电平，主机读数据
   实线代表主机控制的总线，虚线代表从机控制的部分。
   图中SDA从实线变为虚线代表，主机在接收前，释放SDA回到高电平。交由从机控制。
   因为SCL始终都是由主机控制，所以从机数据变换基本都是贴着SCL下降沿进行的。（原因，慢一点，主机可不等你，时钟就变化了）
   而主机可以在SCL高电平的任意时刻读取。

发送应答：

主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
(主机发送应答)

接收应答：

主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA)
(从机接收应答)

主机接收完一个字节，主机要发送数据，主机将SDA拉为低电平，然后在SCL为高电平时，从机读取应答位，数据为0代表应答。
如果从机没有收到应答，则会释放SDA,防止干扰主机的操作。
主机发送完一个字节，主机释放SDA,从机立刻将SDA拉到低电平。然后在SCL为高电平时，主机读取应答位，如果为O表示应答，确实有人收到了。

完整的数据帧

指定地址写

(Slave Address)对于指定设备，
(Reg Address)在指定地址下，（寄存器地址，指令控制字，存储器地址）
(Data)写入指定数据
S:起始位
P:终止位
RA:应答位（接收从机的应答位）

相同型号的芯片地址是相同的。那么同时存在多个相同芯片给的地址怎么办？

这就需要用到地址中的可变部分，一般器件地址的最后几位都是可以在线路中改变的。
比如MPU6050的最后一位就可以由板子上的AD0引脚确定。这个引脚接低电平，它的地址就是1101000，高电平110100
AT24c02地址的后三位，都可以分别由这块板子的A0,A1,A2引脚来确定。
1010000
比如0引脚接低电平，地址对应的位就是0
高位由厂商决定，低位可以自己换。

当前地址读

• 对于指定设备(Slave Address)
• 在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据(Data)
  
• 主机寻址，最后一位读写标志位1，表示主机读数据。发送一个字节以后，接收从机的应答位。
• 主机释放SDA,从机得到主机的允许进行写操作，然后，主机在SCL高电平，读取SDA上的数据。
  接着发送一个应答位(SA),告诉从机收到了。
  SA:发送应答位

图中可以看到，主机并没有指定从机的寄存器地址，那主机读取的是从机的那个寄存器呢？

在从机中，所有的寄存器都被分配在一个线性区域，并且会有一个单独指针指向一个寄存器。
般这个指针上电默认，一般指向0地址，并且每写入一个字节和读出一个字节，这个指针就会自增一次。类似于下图

指定地址读

对于指定设备(Slave Address),在指定地址(Reg Address)下，读取从机数据(Data)
sr:重复起始条件

SA=1,代表主机不想要数据，从机就会释放SDA
SA=0,从机就会继续发送数据，主机接收数据。

指定地址写()多个字符，读也是同样的操作，多次操作最后的读部分。