板内板间通信协议及接口（三）I2C

当第9个SCL时钟周期，SDA保持高电平，表示非应答信号。

非应答信号可能是由主机或从机产生的，产生非应答信号的主要情况如下：

I2C从机设备总线上没有主机指定的地址 从机器正在执行一些操作，处于忙碌状态，还没有准备好与主机通信 从机器不支持主机发送的一些控制命令 当主机接收从机数据时，主机产生非响应信号，通知从机数据传输结束，不再发送数据 读写时序 将指定的数据操作顺序写入指定的寄存器地址：

请注意，读取数据时有两个起始信号。

大多数I2C器件支持7位地址有些设备也支持模式10位地址，两种类型的设备可以连接到同一个I2C在总线上，目前有10个地址的设备尚未广泛使用。

主机发送，从机接收。用10个地址写时序:

主机接收，从机发送。阅读时序使用10位地址：

I2C保留字节

I2C除了制造商指定的设备地址外，还有一些保留字节，主要有两组 xxx和1111 xxx，保留字节的含义：

上述10位地址模式使用最后一个字节。

第一种广播模式可以写入第二个字节06h来复位I2C总线上的所有从机器件。具体操作时序可查看文档NXP_UM10204_I2C-bus specification and user manual_Rev.6：3.1.12 Reserved addresses详细介绍了章节。其中device ID控制字（1111 1xx一、可读取I2C装置内24位装置ID，通过对照NXP I2C协议设备列表可查询设备的制造商和型号。

设备ID与设备制造商对应的表格

SPI和I2C的对比 I2C是半双工，SPI是全双工。

I2C支持多主多模式，SPI只能有一个主机。

从GPIO占用，I2C占用更少的GPIO，节约资源。

I2C数据可靠性较高的响应机制，SPI没有响应机制。

I2C最高速率3不会太高.4Mbps，SPI能达到很高的速率。

I2C通过设备地址选择机器，机器数量的增加不会导致GPIO的增加，而SPI通过CS选择从机，每增加一个从机就要多占用一个GPIO。

SPI协议在SCLK边缘采样数据，I2C在SCL数据采样采样为高电平装置。

两者大多用于板内设备的短距离通信。

1.IIC简介 I2C是以半双工方式传输的同步通信串行总线。SDA和时钟SCL数据可以发送和接收。CPU与被控IC之间、IC与IC双向传输，高速IIC总线一般可达400kbps以上。

2.读写数据概念 1.阅读数据：指MCU根据一定的顺序从设备的数据总线读取设备的数据。一般来说，MCU提供一个边缘信号，告诉设备可以发送数据，设备检测到边缘信号后，立即在数据总线上更新数据，数据稳定后，MCU可读取数据。

2. 写数据：指MCU将数据写入设备，其操作是：先将数据放在数据总线上，等待其稳定，MCU产生一个边沿信号，将数据写入器件

3.IIC总线读写数据

读数据：MCU发出边缘信号(下降边缘)告诉设备发送数据，检测到边缘信号后，设备更新数据，等待稳定MCU读取数据。 写数据：MCU首先将数据放置在数据总线上，等待其稳定，从机器检测到边缘信号（上升边缘），然后将数据写入设备 3.IIC协议 1. 包含空闲状态、起始信号、停止信号、应答信号、数据的有效性、数据传输

空闲状态：I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时，各设备的输出级场效应管处于截止状态，即释放总线，两条信号线各自的上拉电阻提高电平 起始信号：当SCL为高期间，SDA从高到低的跳变 停止信号：当SCL为高期间，SDA从低到高的跳变

响应信号：每发送一个字节，发送器在时钟脉冲9期间释放数据线，接收器反馈响应信号。 当响应信号为低电平时，规定有效响应位置（ACK简称应答位)，表示接收器已成功接收字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般来说，接收器接收字节失败。 对反馈的有效响应位置ACK要求是接收器在第9时钟脉冲前的低电平期间SDA降低线路，确保在此时钟的高电平期间是稳定的低电平。 如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK通知被控发送器结束数据发送并释放信号SDA主控接收器发送停止信号P。

数据的有效性：I2C当总线传输数据时，当时钟信号为高电平时，数据线上的数据必须保持稳定。只有当时钟线上的信号为低电平时，才允许数据线上的高电平或低电平状态发生变化。 即：数据在SCL需要在上升边到来之前做好准备。并且在下降边到来之前必须稳定

简单来说:(首先忽略响应信号；图中SCL同一脉冲)

4.总结 参考博客：I2C 详细说明时序，准确到每个时钟_谁de如花的博客-CSDN博客_i2c时钟

4.1 MCU通过IIC将数据连续写入两个字节

要点：

SCL低电平期，SDA允许数据变化，主机可以发送数据SDA所以要设置主机SDA输出，降低SCL。 SCL高电平期间，SDA数据稳定，通常从机器上写入数据。8个连续脉冲完成字节写入。 第九脉冲，从机在低电平时将响应信号放入SDA主机在高电平期间读取SDA，所以要设置主机SDA为输入，SDA为0则应答，SDA为1则非应答

4.2 MCU通过IIC读取器件数据，读取两个字节

要点：

主机读取数据，因此设置SDA为输入 时钟下降，沿着通知从机将数据放置SDA在低电平期间，从机会上放置数据SDA在接下来的高电平期间，数据稳定，主机正在读取SDA数据 8个连续脉冲完成字节读取 5.正点原子的程序实例:

#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;} #define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<lt;28;}

//IO操作函数     #define IIC_SCL    PBout(6) //SCL #define IIC_SDA    PBout(7) //SDA     #define READ_SDA   PBin(7)  //输入SDA

//初始化IIC void IIC_Init(void) {                              GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;     RCC_APB2PeriphClockCmd(    RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );    //使能GPIOB时钟             GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);     GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);     //PB6,PB7 输出高 }

//产生IIC起始信号 void IIC_Start(void) {     SDA_OUT();     //sda线输出     IIC_SDA=1;                 IIC_SCL=1;     delay_us(4);      IIC_SDA=0;//when CLK is high,DATA change form high to low     delay_us(4);     IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 }      

//产生IIC停止信号 void IIC_Stop(void) {     SDA_OUT();//sda线输出     IIC_SCL=0;     IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high      delay_us(4);     IIC_SCL=1;     IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号     delay_us(4);                                    }

//等待应答信号到来 //返回值：1，接收应答失败 //        0，接收应答成功 u8 IIC_Wait_Ack(void) {     u8 ucErrTime=0;     SDA_IN();      //SDA设置为输入       IIC_SDA=1;delay_us(1);            IIC_SCL=1;delay_us(1);         while(READ_SDA)     {         ucErrTime++;         if(ucErrTime>250)         {             IIC_Stop();             return 1;         }     }     IIC_SCL=0;//时钟输出0             return 0;   } //产生ACK应答 void IIC_Ack(void) {     IIC_SCL=0;     SDA_OUT();     IIC_SDA=0;//低电平期间将SDA线拉低     delay_us(2);     IIC_SCL=1;     delay_us(2);     IIC_SCL=0; } //不产生ACK应答             void IIC_NAck(void) {     IIC_SCL=0;     SDA_OUT();     IIC_SDA=1;//低电平期间不拉低SDA线     delay_us(2);     IIC_SCL=1;     delay_us(2);     IIC_SCL=0; }  

                                        //MCU通过IIC往从机写入一个字节 //返回从机有无应答 //1，有应答 //0，无应答               void IIC_Send_Byte(u8 txd) {                             u8 t;        SDA_OUT();//设置SDA 为输出           IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输     for(t=0;t<8;t++)     {                       IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;//SCL低电平期间，主机将一位数据放置SDA上         txd<<=1;                delay_us(2);           IIC_SCL=1;//SCL高电平期间，往从机写入数据         delay_us(2);         IIC_SCL=0;             delay_us(2);     }     }          //MCU通过IIC读取从机一个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK    u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack) {     unsigned char i,receive=0;     SDA_IN();//SDA设置为输入     for(i=0;i<8;i++ )     {         IIC_SCL=0;//SCL低电平期间，从机将数据放在SDA上         delay_us(2);         IIC_SCL=1;//SCL高电平期间，主机读取SDA数据         receive<<=1;         if(READ_SDA)receive++;            delay_us(1);     }                         if (!ack)         IIC_NAck();//发送nACK     else         IIC_Ack(); //发送ACK        return receive; }

6.2402芯片的使用

（1）芯片的寻址：         AT24C设备地址为如下，前四位固定为1010，A2~A0为由管脚电平。AT24CXX EEPROM Board模块中默认为接地。A2-A0=000，最后一位表示读写操作。所以AT24Cxx的读地址为0xA1,写地址为0xA0。

也就是说如果是 写24C02的时候，从器件地址为10100000（0xA0）； 读24C02的时候，从器件地址为10100001（0xA1）。

（2）片内地址寻址：

      芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00~FF，共256个寻址单位。 具体解释：         由于24C02只有256个字节的存储空间，所以只需要1个字节就可以寻址完24C02的存储空间，但是无法寻址完更大容量的存储IC，比如24C04的存储容量是512字节，需要9个bit的地址位才能寻址完。由上图可以看到，24C04的设备地址内是没有A0参数的，被a8代替了，这个a8就是24C04的第9个bit的地址位，也就是说24C04的A0引脚是不起作用的，这样也就造成了在I2C总线上只能同时挂载4个24C04芯片。其它存储器如24C08、24C16也可以这么类推。

24C02的WP引脚是写保护引脚，当WP引脚接高电平的时，24C02只能进行读取操作，不能进行写操作。只有当WP引脚悬空或接低电平时，24C02才能进行写操作。 ———————————————— 版权声明：本文为CSDN博主「惟肖肖肖」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接：https://blog.csdn.net/xc_123/article/details/111632399

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