I2C总线传输协议的知识点，总结的太棒了

IIC简述
I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，它只有两根双向信号线。一根是数据线SDA（serial data I/O），另一根是时钟线SCL（serial clock）。

  

  

  I2C总线通过上拉电子接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。当任一器件输出低电平，都将使总线拉低，即各器件的SDA和SCL都是线“与”关系。

  

  

  开发板上的I2C总线以及总线上的设备AT24C02（也就是EEPROM，总共有255个单元）；
  I2C总线传输协议
1、数据位有效性规定
SCL高电平期间，SDA上数据保持稳定；
SCL低电平期间，SDA状态才允许变化
2、Start和Stop信号
SCL高电平期间，SDA 由高变低 表起始信号
SDA高电平期间，SDA由低变高 表终止信号
3、传送和应答
每个字节必须保证8位长度。先传送MSB（most signficant bit最高有效位），每一个被传送字节后面都必须跟随一位应答位（共9位）。
4、应答位的作用
主机发送数据时，每发送一字节数据，都需要读取从机应答位，当从机空闲可接收该字节数据时，从机发出应答（第9位“0”），当从机忙于其他工作时，从机发出非应答（第9位“1”），主机发终止信号结束数据传送；
主机接收数据时，收到最后一个数据字节后，必须向从机发一个结束传送信号，这个信号是由对从机的“非应答”实现，之后，从机释放SDA线，允许从机产生终止信号。
5、IIC写数据流程

  

  

  起始信号
从机地址（7位加读写）
《从机应答信号》
期间的哪一个地址开始（比如EEPROM有255个单元）
《从机应答信号》
数据（高位开始发送）
《从机应答信号》
终止信号
6、IIC读数据流程

  

  

  7、软件模拟IIC通信时序
/硬件模式和软件模式区别 硬件模拟时钟是系统晶振分频产生，通过硬件中断实现，一般有内置函数；软件模拟编程模拟时钟线和数据线；硬件模式更高效稳定/

  

  


I2C起始信号程序


void I2C_Start()
{
        SCL = 1;
        _nop_(); //1.08506us
        SDA = 1;
        delay_5us();
        SDA = 0;
        delay_5us();
}


IIC终止信号程序


void I2C_Stop()
{
        SDA = 0;
        _nop_();
        SCL = 1;
        delay_5us();
        SDA = 1;
        delay_5us();
}


主机检测从机应答


bit Test_ACK()
{
        SCL = 1; //时钟总线为高电平期间读取应答信号
        delay_5us();
        if(SDA) {
                SCL = 0;
                I2C_Stop();
                return(0);
        } else  {
                SCL = 0;
                return(1);
        }
}


IIC主机发送应答


void Master_ACK(bit i)
{
        SCL = 0;
        _nop_();
        if (i)
        {
                SDA = 0;
        }
        else
        {
                SDA = 1;
        }
        _nop_();
        SCL = 1;//数据保持稳定
        _nop_();
        SCL = 0;
        _nop_();
        SDA = 1;
        _nop_();
}


   IIC时序图
使用清翔老师视频课上讲的逻辑分析仪
波形为12课后作业，抓取波形进行分析
  分析IIC时序图

  

  

  首先发送了起始信号，保持最少8us；
接着是从机地址，160(0xa0)；ACK
接着是从机单位地址该处为255

  

  

之后主机发送应答

  

  

再一次发送开始信号，主机发送从机地址+1；

  

  

读取信息的时候；

uchar I2C_read_byte()  //读一个字节
{
        uchar i, dat;
        SCL = 0 ;
        _nop_();
        SDA = 1;
        _nop_();
        for(i = 0 ; i < 8 ; i++)
        {
                SCL = 1;
                _nop_();
                dat <<= 1;          
                if (SDA)
                {
                        dat |= 0x01;  
                }
                _nop_();
                SCL = 0;
                _nop_();
        }
        return(dat);
}

  

  

根据SDA线高低的变化，可以看得到读出的数据；
最后主机应答；
I2C终止信号；