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I2C协议总结

串行总线I2C由数据线SDA和时钟线SCL构成，可实现完善的双工同步数据传输，能

方便的构成多机系统和器件扩展系统，I2C采用器件地址的硬件设置方法，通过软件进

行寻址。

I2C总线系统中，以共同挂接的I2C总线作为通信的每个器件均构成I2C总线的一

个器件节点。根据节点是否带有智能，可将这些节点分为主器件节点和器件节点。主器

件节点可作为主控器，用来对总线进行主动控制。在一次通信过程中，由主控器负责向总线

上发送启动信号、同步时钟信号、被控器件地址码、重启动信号和停止信号等。而被控器（即

受控器件）可分别由这两种节点充当

。

如果在系统中同时存在2个或2个以上的主器件节点企图控制总线，则形成总线状

态。由于I2C引入了同步时钟和总线仲裁机制，即使出现总线也不会造成信息丢失。

发生总线时，为了避免信息丢失，需要进行总线仲裁以决定谁是主控器。总线仲裁

是通过裁定SDA线上的控制权来解决的。时钟同步是连接到SCL线上的所有器件进行“线

与”实现的。只要有一个器件向SCL输出低电平，SCL就为低电平。因此SCL线的低电平

时间由时钟低电平期最长的器件决定，而时间由时钟期最短的器件决定，由此

形成了时钟的同步。

下图所示为一次完整的通信过程的时序。

图1i2c总线数据传送时序

（注：图中，SCL线上1~7位为7位地址码，第8位为读写位R\~D,第9位为ACK应

答位，紧接着的为第一个数据字节，然后是一位应答位，后面继续第2个数据字节。）

如图所示，主控器在检测到总线空闲（数据线SDA和时钟线SCL同时处于状态）

时，首先发送一个启动信号S(在时钟线SCL保持期间，数据线SDA上电平被拉低)，

它标志着一次数据传输的开始。主控器发送一个地址字节包括7位地址码和一个读写

位。被控器收到地址字节后反馈一个应答信号ACK=0，主控器接收到ACK后开始发送第一

个数据字节，被控器接收到第一个数据字节后，由反馈一个应答信号ACK=0。主控器收到

应答信号后开始传送第二个数据字节。依次循环，主控器发送完数据后，就发送一个停止信

号P(SCL保持期间，SDA被释放，返回，并释放总线，使得总线返回空闲状

态。

在通信过程应注意以下6点：

1进行数据传送时，在SCL为期间，SDA线上电平必须保持稳定，只有SCL

为低时，才允许SDA线上电平改变状态。并且每个字节传送时都是。

2对于应答信号，ACK=0时为有效应答位，说明已经成功接收到该字节，若

为1则说明接受不成功。

3如果被控器需要延迟下一个下一个数据字节开始传送的时间，可以通过把SCL电

平拉低并保持来强制主控器进入等待状态。

4主控器完成一次通信后还想继续占用总线在进行一次通信，而又不释放总线，就

要利用重启动信号Sr。它既作为前一次数据传输的结束，又作为后一次传输的开始。

5总线时，按“低电平优先”的仲裁原则，把总线判给在数据线上先发送低电

平的主器件。

6在特殊情况下，若需所有发生在I2C总