I2C协议学习笔记

I2C传输速率一般是100k,200k,400k,3.2Mbps

其时钟速率与可编程的时钟输出决定

I2C接口采用Open Drain机制， 器件本身不能输出高电平，只能输出低电平，需要外置上拉电阻（1k-10k）

外设数量限制：等效电<400pf

I2C起始信号与停止信号

SCL保持高电平 SDA从高拉低表示起始

SDA 从低位拉高表示停止位，

总线总是在收到起始位之后处于忙状态，直到停止位之后释放总线

I2C 传输

首字节是由地址位和传输方向位组成（7bit地址位+1bit读写位（0表示写，1表示读））之后会收到ACK（从设备将sda拉低）

然后进行数据操作传输大致可以分为三种操作

主设备写操作：

第一，主设备写数据，数据传输格式如下

S 从设备地址（7bit） W ACK 数据 ACK 数据 ACK P

第二，主设备读操作：

S 从设备地址（7bit） R ACK 数据 ACK 数据 NACK P

第三，主设备先写然后重启起始条件接着读操作，或者主设备先读然后重启起始条件接着写操作

S 从设备地址(7bit) R/W ACK 数据 ACK RS 从设备地址 R/W ACK 数据 ACK …

I2C总线竞争仲裁

总线上可能挂接多个器件，有时候会发生两个或多个主器件同时想占用总线的情况，这种情况就会出现总线仲裁

I2C协议规定，仲裁不能在下面的情况之间进行：

重复的起始条件和数据位

停止条件和数据位

重复的起始条件和停止条件

从机不被卷入冲裁过程

总线规范关于仲裁需要明白一些先决条件

（1）I2C总线的控制只由地址和主机码以及竞争主机发送的数据决定，没有中央主机，总线也没有任何定制的优先权

（2）主控只能在总线空闲的时候启动传送，两个或多个主机可能在起始条件的最小持续时间tHD;STA内产生一个起始条件，

结果在总线上产生一个规定的起始条件。

（3）当SCL线是高电平时，仲裁在SDA线发生；这样，在其他主机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数据输出级，

因为总线上的电平与它自己的电平不相同。

然后，获得进一步的判定条件：

（1）仲裁可以持续多位。首先是比较地址位。如果每个主机都试图寻址同一的器件，仲裁会继续比较数据位（假如主机是发送器），

或者比较响应位（假如主机是接收器）

（2）I2C总线的地址和数据信息由赢的仲裁的主机决定，在仲裁过程中不会丢失信息，

丢失仲裁的主机可以产生时钟脉冲直到丢失仲裁的该字节末尾

（3）在串行传输过程中时，一旦有重复的起始条件或者停止条件发送到i2C总线的时候，仲裁过程仍在进行。

如果可能产生这种情况，有关的主机必须在帧格式相同位置发送这个重复起始或停止条件。

（4）此外，如果主机也结合了从机功能，而且在寻址阶段丢失仲裁，它很有可能就是赢得仲裁的主机在寻址的器件，

那么，丢失的主机必须立即切换到它的从机模式

时钟同步：

时钟SCL同步是建立在总线具有线“与”的逻辑功能，即只要总线节点上有一个发送低电平，总线上就表现为低电平；

当所有节点都发送高电平时，才表现为高电平。正是由于线“与”的逻辑功能，当多个节点同时发送

时钟信号时，总线上表现的是统一的时钟信号。这就是SCL的同步原理

如有问题欢迎交流，后续有更新再补上，接下来会更新i2c子系统的学习，尽情期待