I2C总线的基本工作原理

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2.1 总线的构成及信号类型

　　I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控 IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作， 所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所 要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比
度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

　　I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

　　开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

　　结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

　　应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表 示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未 收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

　　在I2C总线的数据传输过程中，主控器和被孔器工作在两个相反的状态 并且在一次通信过程中一股不发生转换；

　　1. 主控器为发送器（主控发送器）时被控器为接收器（被控接收器）；

　　2. 主控器为接收器（主控炫收器）时被控器为发送器（被控发送器）。

　　图所下为一次完整的通信过程时序，在I2C总线上进行的每一次通信过程，都存在在如下规律：



　　1. 由主控器主动发起，并且以发送启动信号S和停止信号P分别来掌管总线和释放总线。

　　2. 通信过程都是以启动信号S开始、以停止信号P结束。

　　3. 传送的数据字节数没有限制。

　　4. 主控器在启动信号后紧接着发送一个地址字节，其实包含7位被控器地址码和1位读／写控制位R／W。

　　5. 读／写控制位R／W（或称作方向位）用于通知被控器数据传送的方向，0表示这次通信是由主控器向被控器写数据，1表示这次通信是主控器从被控器读数据。

　　6. 每传送1个地址字节或数据字节共需要9个时钟脉冲， 其中第1～8个时钟脉冲对应的是由发送器向接收器发送的信息，笫9个脉冲对应的是由接收器句发送器反馈的一个应答位ACK。

　　7. 所有挂接到I2C总线上的被控器件都接收启动信号后的地址字节，并且把接收到的7位地址码与自己的地址进行比较，如果相符即为主控器寻址的被控器，在第9个时钟脉冲期间反馈应答信号。

　　8. 每个数据字节在传送时都是高位（MSB）在前。