I2c串行总线组成及其工作原理

采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化，系统的体积减小，可靠性提高，同时系统更容易更改和扩充

常用的串行扩展总线有：I2c总线，单总线，SPI总线，以及microwire、Plus等等

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。因此I2C总线的设备都要接上拉电阻

当总线闲置的时候，两根线均为高电平，连接到总线上的任何一个器件输出的低电平，都将使得总线得到信号变低，及各个器件的SDA和SCL都是线与的关系

每个接入到I2C总线都有唯一的地址，主机与其他器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其他器件，这时主机即是发送器，由总线上接收数据的器件称为是接收器。

在多主机系统中，可能同时由几个主机企图启动总线传送数据，为了避免混乱，I2C总线要通过总线仲裁，已决定由哪台主机控制总线

数据位的有效性

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，只有时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平和低电平状态才允许变化

 

起始信号和终止信号

SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号，SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平变化表示终止信号

 

数据传送的格式

(1)字节传送与应答

每一个字节必须保证是8位长度，数据传送时，先传送的是最高位(MSB)，每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位，即(一帧共有9位)，应答信号由从机发送给主机

 

每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束，但是若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一个从机进行寻址

在总线的一个数据传上过程中，可以有一下几种传送方式的组合方式

a，主机向从机发送数据，数据传送的方向在整个传送过程中不变

 

A表示应答，A非表示非应答，s表示其实信号，p表示终止信号

主机发送地址时，总线上的每一个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己正在被主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器或接收器

从机地址由固定部分和可编程部分组成，可编程的部分决定了可接入总线该器件的最大数目。

 

由操作时序可知要进行必要的延时

起始操作示例代码：

void T2CStart(void)

{

SDA = 1;

SomeNop();//大于微秒级别

SCL = 1;

SomeNop();

SDA = 0;

SomeNop();

}

终止指令：

void I2CStop(void)

{

SDA = 0;//data由0变到1为终止指令

SomeNop();

SCL = 1;

SomeNop();

SDA = 1;

SomeNop();

}

I2C总线扩展

串行E2PROM的扩展

(2)写入过程：AT24CEEPROM的固定地址为1010，A2,A1A0引脚接入高低电平可以得到确定的3位编码，形成的7位编码即为该器件的地址码

单片机进行写操作的时候，首先

发送该器件的7位地址吗和写方向的方向码0，发送完以后释放SDA线并在SCL线上产生第九个时钟信号，被选中的存储器再确认自己的地址后，在SDA上产生一个应答信号作为响应

，单片机接收到信号就可以传送数据了

传送数据时，单片机首先发送一个字节的被写入器件的存储区的首地址，收到存储器器件的应答后，单片机就逐个发送各个数据的字节，但是每次发送一个字节后都要等待应答

收到每个字节的地址后，芯片上的地址会自动加一

写入n个字节的数据格式

 

读出过程

单片机首先发送该器件的7位地址码和写方向位0(伪写)，发送完后释放SDA线并在SCL线上产生9个时钟信号，被选中的存储器器件在确认自己的地址之后，在SDA上产生一个应答信号作为回应

然后在发送一个字节的要读出存储去的首地址，收到应答，单片机要重复一次起始信号并发出器件地址的读方向位(1)，收到器件应答就可以读出字节，每次读出一个字节，单片机都要回复一个应答信号，但最后读出一个字节，单片机应返回非应答信号(高电平)并发出终止信号以结束读出操作

 

示例代码：

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit sda = P2^3;

sbit scl = P2^2;

sbit wp = P2^1;

void delay()//微妙级别的延时函数

{;;}

void start()//开始信号

{

sda = 1;

delay();

scl = 1;

delay();

sda = 0;

delay();

}

void stop()//停止信号

{

sda = 0;

delay();

scl = 1;

delay();

sda = 1;

delay();

}

void respons()//应答信号

{

uchar i;

scl = 1;

delay();

while((sda ==1)&&(i<250))//等到第九个时钟周期的时候，还没有变为0，

//那么scl将自动的变为0,表示收到信号

{

i++;

}

scl = 0;

}

void init()

{

sda = 1;

scl = 1;//把线全部释放

}

void write_byte(uchar date)

{

uchar i,temp;

temp = date;

scl = 0;

delay();

for(i = 0;i<8;i++)//写8次

{

temp = temp<<1;//表示将temp左移1位，将最高位移入psw寄存器中的cy位，

//然后将最高位赋值给sda，送走数据

scl = 1;//数据稳定了

delay();

sda = CY;

delay();

scl = 0;//读走数据

delay();

}

sda = 1;//注意养成释放总线的习惯

delay();

}

uchar read_byte()

{

uchar i,j,k;

scl = 0;

delay();

sda = 1;//释放数据总线

delay();

for(i=0;i<8;i++)

{

scl = 1;

delay();

j = sda ;//读取数据

k =(k<<1)|j;

scl = 0;

delay();

}

return k;

}

uchar read_add(uchar address)

{

uchar date;

start();

write_byte(0xa0);//表示写入器件的地址

respons();

write_byte(address);

respons();

start();

write_byte(0xa1);

respons();

date=read_byte();

stop();

return date;

}

void write_add(uchar address,uchar date)

{

init();//初始化信号总线和地址总线

start();//启动信号

write_byte(0xa0);//表示写入器件的地址

respons();

write_byte(address);//表示往这个器件内部的第三个地址处写入地址

respons();

write_byte(date);//表示器件内部的数据

respons();

stop();

}

void delay1(uint z)

{

uint x,y;

for(x= z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

void main()

{

init();

write_add(23,125);

delay1(100);

P1=read_add(23);

while(1);

}