I2C时序分析及基础知识总结.pptVIP

I2C时序分析和基础知识简介; I2C（Inter－Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司（现在的NXP半导体）开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。; I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。;1、数据位的有效性规定 I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。;2、起始和终止信号; I2C?总线是双向传输的总线，因此主机和从机都可能成为发送器和接收器。如果主机向从机发送数据，则主机是发送器，而从机是接收器；如果主机从从机读取数据，则主机是接收器，而从机是发送器。不论主机是发送器还是接收器，时钟信号?SCL?都要由主机来产生。??; 连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。对于不具备I2C总线硬件接口的有些单片机来说，为了检测起始和终止信号，必须保证在每个时钟周期内对数据线SDA采样两次。 ;3、数据传送格式 （1）字节传送与应答; 由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据），它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。; 但如果从机要完成一些其他功能后才能接收或发送下一个完整的数据字节，那么可以使时钟信号保持低电平迫使主机进入等待状态。这也是唯一一个从机改变主机时钟的情况。;（2）数据帧格式 I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。;a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变：;b、主机在第一个字节后，立即由从机读数据;4、总线的寻址;主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己正被主机寻址，根据R/位将自己确定为发送器或接收器。 从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一个系统中可能希望接入多个相同的从机，从机地址中可编程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目。如一个从机的7位寻址位有4位是固定位，3位是可编程位，这时仅能寻址8个同样的器件，即可以有8个同样的器件接入到该I2C总线系统中。;（2）寻址字节中的特殊地址 固定地址编号0000和1111已被保留作为特殊用途。 ; 起始信号后的第一字节的8位为“0000 0000”时，称为通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字节中加以说明。格式为： ; 如果第二字节的方向位B为“1”，则这两个字节命令称为硬件通用呼叫命令。 在这第二字节的高7位说明自己的地址。接在总线上的智能器件，如单片机或其他微处理器能识别这个地址，并与之传送数据。硬件主器件作为从机使用时，也用这个地址作为从机地址。格式为： ;（3）起始字节; 引导过程由起始信号、起始字节、应答位、重复起始信号（Sr）组成。;（4）10位寻址;主机-发送器用10 位地址寻址从机-接收器;组合格式。主机用10 位地址寻址从机，然后发送数据到这个从机并向这个从机读数据;1、I2C总线数据传送速率? I2C?总线的通信速率受主机控制，能快能慢。但是最高速率是有限制的，I2C?总线上数据的传输速率在标准模式（Standard-mode）下为?100kbps（每秒?100k?位）?，在快速模式下为400kbps。按照后来修订的版本，位速率最高可达?3.4Mbps。;3、仲裁 是一个在有多个主机同时尝试控制总线但只允许其中一个控制总线并使报文不被破坏的过程。;这发生在仲裁之前，这部分称为同步。; 主机只能在总线空闲的时侯启动传输。两个或多个主机可能在起始条件的最小持续时间 （tHD; STA） 内产生一个起始条件，结果在总线上产生一个规定的起始条件。 当SCL 线是高电平时，仲裁在SDA 线发生；这样，在其他主机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数据输出级，因为总线上的电平与它自己的电平不相同。; 下图 显示了两个主机的仲裁过程，当然可能包含更多的内容（由连接到总线的主机数量决定）。此时，产生DATA1 的主机的内部数据电平与SDA 线的实际电平有一些差别，如果关断数据输出，这就意味着总线连接了一个高输出电平。这不会影响由赢得仲裁的主机初始化的数据传输。;四、I2C注意事项