I2C串行总线的组成及工作原理.pptVIP

* （3）起始字节 不具备I2C总线接口的单片机，则必须通过软件不断地检测总线，以便及时地响应总线的请求。单片机的速度与硬件接口器件的速度就出现了较大的差别，为此，I2C总线上的数据传送要由一个较长的起始过程加以引导。 起始字节是提供给没有I2C总线接口的单片机查询I2C总线时使用的特殊字节。 I2C总线的数据传送 * 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。 请求访问总线的主机发出起始信号后，发送起始字节（0000 0001），另一个单片机可以用一个比较低的速率采样SDA线，直到检测到起始字节中的7个“0”中的一个为止。在检测到SDA线上的高电平后，单片机就可以用较高的采样速率，以便寻找作为同步信号使用的第二个起始信号Sr。 在起始信号后的应答时钟脉冲仅仅是为了和总线所使用的格式一致，并不要求器件在这个脉冲期间作应答。 I2C总线的数据传送 * I2C总线仲裁与时钟发生 在多主的通信系统中。总线上有多个节点，它们都有自己的寻址地址，可以作为从节点被别的节点访问，同时它们都可以作为主节点向其它的节点发送控制字节和传送数据。但是如果有两个或两个以上的节点都向总线上发送启动信号并开始传送数据，这样就形成了冲突。要解决这种冲突，就要进行仲裁的判决，这就是I2C总线上的仲裁。 I2C总线上的仲裁分两部分：SCL线的同步和SDA线的仲裁。 * I2C总线仲裁与时钟发生 SCL线的同步（时钟同步） SCL同步是由于总线具有线“与”的逻辑功能，即只要有一个节点发送低电平时，总线上就表现为低电平。 由于线“与”逻辑功能的原理，当多个节点同时发送时钟信号时，在总线上表现的是统一的时钟信号。这就是SCL的同步原理。 当所有的节点都发送高电平时，总线才能表现为高电平。 * I2C总线仲裁与时钟发生 SDA仲裁 SDA线的仲裁也是建立在总线具有线“与”逻辑功能的原理上的。 节点在发送1位数据后，比较总线上所呈现的数据与自己发送的是否一致。是，继续发送；否则，退出竞争。 SDA线的仲裁可以保证I2C总线系统在多个主节点同时企图控制总线时通信正常进行并且数据不丢失。总线系统通过仲裁只允许一个主节点可以继续占据总线。 * I2C总线仲裁与时钟发生 仲裁过程 DATA1和DATA2分别是主节点向总线所发送的数据信号； SDA为总线上所呈现的数据信号，SCL是总线上所呈现的时钟信号。 * I2C总线仲裁与时钟发生 仲裁过程 当主节点1、2同时发送起始信号时，两个主节点都发送了高电平信号。这时总线上呈现的信号为高电平，两个主节点都检测到总线上的信号与自己发送的信号相同，继续发送数据。 * I2C总线仲裁与时钟发生 仲裁过程 第2个时钟周期，2个主节点都发送低电平信号，在总线上呈现的信号为低电平，仍继续发送数据。 * I2C总线仲裁与时钟发生 仲裁过程 在第3个时钟周期，主节点1发送高电平信号，而主节点2发送低电平信号。根据总线的线“与”的逻辑功能，总线上的信号为低电平，这时主节点1检测到总线上的数据和自己所发送的数据不一样，就断开数据的输出级，转为从机接收状态。 * I2C总线仲裁与时钟发生 仲裁过程 这样主节点2就赢得了总线，而且数据没有丢失，即总线的数据与主节点2所发送的数据一样，而主节点1在转为从节点后继续接收数据，同样也没有丢掉SDA线上的数据。因此在仲裁过程中数据没有丢失。 * I2C总线仲裁与时钟发生 总结：SDA仲裁和SCL时钟同步处理过程没有先后关系，而是同时进行的。 仲裁过程 时钟发生器 主器件 MOSI 从器件 MISO NSS SCK 1）SPI 同步串行总线标准 SPI总线采用3线制全双工串行通信。 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 MSB bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 LSB SCK MISO/MOSI NSS * 智能检测与仪器研究所 ?西安交通大学 陶唐飞 * I2C串行总线的组成及工作原理 ?西安交通大学 陶唐飞 * I2C串行总线概述 I2C总线，是INTER-IC串行总线的缩写。INTER-IC意思是用于相互作用的集成电路，这种集成电路主要由双向串行时钟线SCL和双向串行数据线SDA两条线路组成。 I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。 I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。 * 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