I2C总线学习记录

该文章参考/article/7003477.html，在此感谢。

关于I2C总线介绍详见/article/7003477.html。

关于I2C总线 ACK和NACK信号说明，详见http://blog.csdn.net/luckywang1103/article/details/17549739

该文章主要记录I2C通信调试过程中遇到疑问点。

一、未调试前的观点

1、启动和停止条件

启始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。



2、读写操作



3、数据有效和变化

数据有效：在SCL时钟高电平期间保持不变。

数据变化：SDA上的数据必须在时钟信号的低电平期间改变。每个时钟脉冲传送一位数据（即在上升沿实现SDA数据传递）。

写入顺序： 对于一个byte，先MSB，后LSB。



3、ACK应答信号

每个字节后会跟随一个ACK信号。ACK bit使得接收者通知发送者已经成功接收数据并准备接收下一个数据。所有的时钟脉冲包括ACK信号对应的时钟脉冲都是由master产生的。例如发送一个byte数据，共产生9个时钟脉冲：前八个脉冲用于数据传递，第9个脉冲用于ACK或NACK信号。

ACK信号：发送者在ACK时钟脉冲低电平期间释放SDA线，接收者可以将SDA拉低并在时钟信号为高时保持低电平。

NACK信号：当在第9个时钟脉冲的时候SDA线保持高电平，就被定义为NACK信号。Master要么产生STOP条件来放弃这次传输，或者重复START条件来发起一个新的开始。

所以判断有无ACK信号:关注ACK时钟（即第9个时钟）高电平期间，SDA总线状态。如果为拉低，表示有ACK信号；如果为高，表示NACK。

注意：读操作ACK产生前的主机释放SDA总线，不够明显。因为read位为1.而写操作ACK不同，write位为0，主机释放总线，能够明显看到高电平。

二、调试后的观点

调试环境：DM8168 + MCP79410,其中

1、DM8168是集成I2C硬件模块的ARM

2、MCP79410是集成RTC、EEPROM等模块的I2C接口器件。

MCP79410的I2C总线上地址：0x6F，调试之前配置DM8168的I2C模块。

调试项

1、写操作（向MCP79410器件内0x0A地址,写0x5A数据）

MCP79410手册中写操作时序



示波器监测到写操作



在SCL时钟的上升沿读取SDA总线上数据。

2、读操作（读MCP79410器件内0x0A地址中内容）

MCP79410手册中随机读操作时序



示波器监测到读操作

3、ACK应答要求

MCP79410手册中ACK操作时序



应答信号产生位置

首先主机在第1-8个SCL时钟内 发送完第一个字节（ID地址+R/W）后，主机释放SDA总线（即置高），等待从机ACK信号。 如果从机在 第9个SCL时钟低电平（即第8个SCL时钟高电平结束 --- 第9个SCL时钟高电平前）时间段拉低SDA，表示从机有ACK；反之，SDA一直为高电平，表示从机无应答NACK。若从机有ACK(即SDA为低)，在第9个SCL时钟高电平保持ACK，然后在随后下降沿，从机释放SDA总线。可以解释示波器监测到I2C的ACK应答信号波形。

三、小结

3.1 之前误解

1、将从机释放总线的那个脉冲 误以为是从机ACK应答信号。之前纠结 为什么从机ACK应答信号出现在第10个SCL时钟的低电平，不符合I2C的应答时序？

原因：出现第10个SCL时钟期间的低电平信号 非ACK应答信号。而是在第9个SCL时钟高电平期间 从机一致拉低SDA（即ACK信号），到第10个时钟低电平期间释放SDA总线（即SDA总线变为高电平），此时主机写入数据MSB位为0 拉低SDA总线。所以误以为该信号为ACK信号。

2、主机读取从机数据后，是否有应答信号？ 好像没有，需要实测验证。

3.2