通过实例来分析I2C基本通信协议

本文旨在用最通俗易懂的方式。让大家明确I2C通信的过程到底是怎么回事。

I2C起源于飞利浦公司的电视设计，但之后朝通用路线发展，各种电子设计都有机会用到I2C

总的来说，I2C能够简单归纳为，两根线，一个时钟线，一个数据线；一个总线上，一个主控。多个从设备。I2C的作用当然是用来数据传输，它的最大特点就是仅仅用了2根线，能够完毕对总线上多个从设备的有序通信，这就依赖于其通信协议了。

主控相当于I2C的大脑，每一次读写操作都必须是主控发起的。这样就保证了多个从属设备间是无法直接通信的，这样就防止了仅有的2根线上数据传输发生混乱。

我们还是简单回想一下《I2C 简单介绍》中的I2C 总线的几种信号状态

1. 空暇状态：SDA 和 SCL 都为高电平。

2. 開始条件(S)：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变。開始传送数据。

3. 结束条件(P)：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

4. 数据有效：在 SCL 的高电平期间，SDA 保持稳定，数据有效。

SDA 的改变仅仅能发生在 SCL 的低电平期间。

5. ACK 信号：数据传输的过程中，接收器件每接收一个字节数据要产生一个 ACK 信号，向发送器件发出特定的低电平脉冲。表示已经收到数据。

• 空暇状态

当没有数据须要读写时，大家风平浪静，时钟和数据线都是出于高电平状态，可是当数据传输时，就必须有一个规则产生，那就是

• 開始条件(S)

Start: 在clk为高的情况下，data由高变低为start。

• 结束条件(P)

Stop：在clk为高的情况下。data由低变高是stop。

        

• 数据有效

仅仅有在clk为高的时候。数据才有效。

Clk为低。数据无效。

• ACK 信号

每个字节完毕。都会有一个ack，不管由master还是slave发出。ack位是低电平，表示有应答，假设是高电平，表示无应答。

• 读写协议

读数据须要有offset。所以offset须要先用写协议告诉slave，然后再读。

所以一个完整的写协议就是： S 7_BIT_ADD W A OFFSET A RS 7_BIT_ADD R A DATA A P

ST： 起始位

SAD: 设备地址

SAK: 从设备应答位

MAK: 主控应答位

SUB: offset

DATA: 详细数据

SP: 结束位 

• 实例分析

二进制串为S 001111000 000010000 {RS} 001111010 110111101 P

翻译就是3C 08 3D DE

另外能够看出，RS restart 和start波形非常类似，并且P之前slave没有ack，就说明slave不准备再提供数据了，说明是byte读。

假设要读多byte，由于这个是st的sensor。所以在offset位最高位写1即可了。这是st的private规定。

数据位是S 001100000 001000000 001001110 P

翻译一下就是30 20 27。slave address 18 (30/2) offset 20, data 27.

从图中能够看出。第九位应答位为高。说明并没有master并没有收到应答

数据位是S 001111001 000000001（并非完整的波形）

翻译一下slave address 1e（3c/2） offset 0 .....

本文简单分析了I2C的读写的详细过程。以及依据几个波形图的实例，分析了详细发送的数据，供大家參考。