【STM32】STM32学习笔记-I2C通信协议(31)

00. 目录

01. I2C简介

I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由NXP（原PHILIPS）公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。多用于主控制器和从器件间的主从通信，在小数据量场合使用，传输距离短，任意时刻只能有一个主机等特性。

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。

I2C是一个多主机的总线，每个设备既可以当主控器或被控器，又可作为发送器或接收器，一条总线上可以有多个主机，但同一时刻只允许一个主机工作。

可以用来连接存储器（EEPROM、FLASH）、A/D、D/A转换器、LCD驱动器、传感器等等。

I2C一共有只有两个总线： 一条是双向的串行数据线SDA，一条是串行时钟线SCL。

SDA(Serial data)是数据线，D代表Data也就是数据，Send Data 也就是用来传输数据的

SCL(Serial clock line)是时钟线，C代表Clock 也就是时钟 也就是控制数据发送的时序的

所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。I2C总线上的每个设备都自己一个唯一的地址，来确保不同设备之间访问的准确性。

02. I2C主要特点

通常我们为了方便把I2C设备分为主设备和从设备，基本上谁控制时钟线（即控制SCL的电平高低变换）谁就是主设备。

• I2C主设备功能：主要产生时钟，产生起始信号和停止信号

• I2C从设备功能：可编程的I2C地址检测，停止位检测

• I2C的一个优点是它支持多主控(multimastering)， 其中任何一个能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

• 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

• SCL和SDA都需要接上拉电阻保证数据的稳定性，减少干扰。

• I2C是半双工，而不是全双工 ，同一时间只可以单向通信

为了避免总线信号的混乱，要求各设备连接到总线的输出端时必须是漏极开路（OD）输出或集电极开路（OC）输出。

03. I2C硬件电路

? 所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起

? 设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式

? SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右

04. I2C时序基本单元

?起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平

?终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

?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

?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）

?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

?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）

05. I2C时序波形图

?指定地址写

?对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）

?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）

?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）

06. 附录

参考: 【STM32】江科大STM32学习笔记汇总