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为什么I²C总线会难住这么多人?

9月前浏览306
编排 | strongerHuang
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I²C总线在嵌入式系统中很常见,但最近在一个群(可能是初学者群)交流的信息,让我比较吃惊,很多人连I²C总线基本的知识都不清楚。今天就来给大家讲讲I²C总线的时序。

很多电子工程师都应该从 EEPROM 通信了解到的I²C总线,其实,I²C总线远不止于 EEPROM 存储器,它也有类似485、SPI等应用场景。

EEPROM存储器系统架构图

位传输

I2C总线是由飞利浦(Philips)公司开发的一种双向二线制同步串行总线,实现有效的IC间的控制,它只需要两根线(SDA和SCL)即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

I2C总线在传输数据都是按照bit来传送。SCL为时钟线,SDA为数据线;在SCL时钟线为高电平时,SDA数据线上的电平不允许被修改,SCL时钟线为低电平时,SDA数据线上的电平可为高/低。

I2C总线的位传输

起始条件:SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平切换;表示开始传送数据。

停止条件:SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变;表示结束传送数据。

空闲条件:I2C总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时;表示空闲状态。

‍起始和停止条件

数据传输


字节传输

发送数据时,由主机先发送一个起始信号,再将SDA信号切换为输出模式,然后将8位数据依次由高到低发送出去;

发送完成后,主机将SDA信号切换为输入模式,等待丛机回应ACK或NAK;再发下一笔数据
I2C总线数据传输

丛机地址
在I2C总线系统中,每个设备都有它的固定地址,一般由芯片的A0,A1和A2决定。丛机地址字节由七位地址位(D7-D1位)和一位方向位(为D0位)组成。

器件地址的D7-D4一般都是被厂家固定了为1111,余下的D3,D2和D1连接到芯片的A2,A1和A0决定;D0为0x00表示写,D0为0x01表示读。大家看例程都是些0xA0和0xA1就是这个原因。
EEPROM的器件地址



读写过程

1.写数据过程
1.主机发送I2C总线停止信号,防止总线忙写数据失败
2.主机发送I2C总线复位信号,确保写数据之前总线处于空闲状态
3.主机发送I2C总线开始信号,启动一次数据的写入
4.主机发送I2C丛机地址和写模式(W/R=0)信号,并且等待一个丛机的应答信号
5.主机接收到ACK的应答信号后,开始多个字节的写入,每写完一个字节需要等待一个丛机的应答信号
6.主机接收到ACK的应答信号后,发送2IC总线停止信号,确保总线处于空闲状态

2.读数据过程
1.主机发送I2C总线停止信号,防止总线忙写数据失败
2.主机发送I2C总线复位信号,确保读数据之前总线处于空闲状态
3.主机发送I2C总线开始信号,启动一次数据读取
4.主机发送I2C丛机地址和读模式(W/R=1)信号,并且等待一个丛机的应答信号
5.主机接收到ACK的应答信号后,开始多个字节的读取,每读完一个字节需要给丛机发送一个ACK应答信号
6.主机接收到ACK的应答信号后,发送I2C总线停止信号,确保总线处于空闲状态
主机读/写数据过程


结语

I2C总线在嵌入式应用中非常广泛,基本上所有的电力电子设备都会用到这个总线;


笔者根据自身多年的工作经验,记录下了我对它的理解,如果有写的不对,希望大家能多多指出,今天的I2C总线就先写到这里,希望对大家有帮助。

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来源:硬件笔记本
电路电力电子芯片通信控制SCL
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首次发布时间:2025-11-11
最近编辑:9月前
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为什么是0.1uF电容?

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