如何更加深入理解I2C总线、协议及应用
ⅰ
开始和停止条件
scl时钟电平为高：
sda数据线由高 -> 低 为总线开始条件；
sda数据线由低 -> 高 为总线结束条件；
（注意：开始之后将scl变为低电平，防止误操作sda使其通信停止，见源代码）
时序图：
源代码程序：
/************************************************
函数名称 ： i2c_start
功 能 ： i2c开始
参 数 ： 无
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
voidi2c_start(void)
{
i2c_scl_high; //scl高
i2c_delay();
i2c_sda_high; //sda高 -> 低
i2c_delay();
i2c_sda_low; //sda低
i2c_delay();
i2c_scl_low; //scl低(待写地址/数据)
i2c_delay();
}
/************************************************
函数名称 ： i2c_stop
功 能 ： i2c停止
参 数 ： 无
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
void i2c_stop(void)
{
i2c_sda_low; //sda低 -> 高
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高
i2c_delay();
i2c_sda_high; //sda高
i2c_delay();
}
ⅱ
数据位传输
scl时钟电平为低， 可以改换sda数据线的电平，在scl上升沿的过程将sda数据发送出去。
（切记：请先将scl变为低电平，再改变sda电平状态。 主要用于i2c读写byte函数，这两个函数网上很多人写的不规范，引用需注意，在下面我会举例说明）
时序图：
发送一位“高”数据流程:
scl_low时钟低 -> sda_high数据 -> scl_high时钟高
ⅲ
应答位信息
i2c是以字节（8位）的方式进行传输，总线上每传输完1字节之后会有一个应答信号，主器件(主机)需要产生对应的一个额外时钟。
应答位产生及接收：
1.在（主机）写数据的时候是从机应答（给主机），主机检测；
2.在（主机）读数据的时候是主机应答（给从机），从机检测；
（我们借助i2c读写函数一起理解）
1.主机写，从机应答，主机读取应答
时序图：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_getack
功 能 ： i2c主机读取应答(或非应答)位
参 数 ： 无
返 回 值 ： i2c_ack ----- 应答
i2c_noack --- 非应答
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
uint8_t i2c_getack(void)
{
uint8_t ack;
i2c_scl_low; //scl低 -> 高
i2c_delay();
i2c_sda_high; //释放sda(开漏模式有效)
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高(读取应答位)
i2c_delay();
if(i2c_sda_read)
ack = i2c_noack;//非应答
else
ack = i2c_ack; //应答
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
returnack;
}
2.主机读，主机产生应答
时序图：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_putack
功 能 ： i2c主机产生应答(或非应答)位
参 数 ： i2c_ack ----- 应答
i2c_noack --- 非应答
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
voidi2c_putack(uint8_t ack)
{
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
if(i2c_ack == ack)
i2c_sda_low; //应答
else
i2c_sda_high; //非应答
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高 -> 低
i2c_delay();
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
}
ⅳ
i2c写一字节
这里说的i2c写，是主机往从机接入1byte的数据；
“写”要求按照上面的“数据为传输”来操作：在scl时钟为低电平时准备好，待scl为高电平时发送出去。
写完一字节（8位）之后，读取从机的应答位：
若为0，表示从机应答，可以继续下一步操作；
若为1，表示从机非应答，不能进行下一步操作。
注意：
i2c写一字节，不是eeprom写一字节（需要区分开来）
写一字节时序（前面8位数据 + 最后1为应答）：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_writebyte
功 能 ： i2c写一字节
参 数 ： data --- 数据
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
void i2c_writebyte(uint8_t data)
{
uint8_t cnt;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
i2c_scl_low; //scl低(scl为低电平时变化sda有效)
i2c_delay();
if(data & 0x80)
i2c_sda_high;//sda高
else
i2c_sda_low; //sda低
data <<= 1;
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高(发送数据)
i2c_delay();
}
i2c_scl_low; //scl低(等待应答信号)
i2c_delay();
i2c_getack(); //读取应答位
}
提示：
网上常见几种关于“i2c写数据函数”的不规范写法, 或许整个i2c驱动能通信成功，但各个函数之间依赖关系很强，不便理解，也不是标准的函数。
1.首先将scl置高：
voidi2c_writebyte(uint8_t data)
{
uint8_t cnt;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
i2c_scl_high;
if(data & 0x80)
i2c_sda_high;
else
i2c_sda_low;
data <<= 1;
i2c_scl_low;
}
i2c_getack();
}
这种程序的写法有一个致命的地方（有可能停止，或重新开始i2c通信）：
首先将scl置高：
a.若之前sda是低电平，第一位写入高电平,将停止i2c通信。
b.若之前sda是高电平，第一位写入低电平,将重新开始i2c通信。
2.写完8位数据之后，未将scl置低（也就是scl保持高电平状态）
由于写完8位数据之后，将要读取应答信号，也就是要sda将从输出状态变为输入状态。
这个时候scl为高，如果sda最后一位是低且sda是开漏模式，需要将sda释放，也就是要将sda置位高，那么，这个时候就进行了一个停止操作。
3.时序混乱
void i2c_writebyte(uint8_t data)
{
uint8_t cnt;
i2c_scl_high;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
if(data & 0x80)
i2c_sda_high;
else
i2c_sda_low;
data <<= 1;
i2c_scl_low;
i2c_scl_high;
}
i2c_getack();
}
多种问题的例子，有可能产生以下问题：
a.有可能多写1位数据；
b.有可能停止i2c通信；
c.有可能重新开始i2c通信。
ⅴ
i2c读一字节
i2c的读一字节函数，其实和“写一字节”类似，只是数据传输方向相反，应答的方向也是相反。
读完一字节（8位）之后，由主机产生应答（或非应答）位：
若产生应答，表示可以继续读下一字节操作（从设备地址指向下一字节）；
若产生非应答，表示不可以继续读下一字节操作；
网上i2c读数据程序和“写数据”类似，存在很多不标准的版本，参考时请注意。
读一字节时序（主机读取前面8位数据 + 主机产生1为非应答）：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_readbyte
功 能 ： i2c读一字节
参 数 ： ack --------- 产生应答(或者非应答)位
返 回 值 ： data -------- 读取的一字节数据
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
uint8_t i2c_readbyte(uint8_t ack)
{
uint8_t cnt;
uint8_t data;
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
i2c_sda_high; //释放sda(开漏模式有效)
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
i2c_scl_high; //scl高(读取数据)
i2c_delay();
data <<= 1;
if(i2c_sda_read)
data |= 0x01; //sda为高(数据有效)
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
}
i2c_putack(ack); //产生应答(或者非应答)位
return data; //返回数据
}
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开始和停止条件
scl时钟电平为高：
sda数据线由高 -> 低 为总线开始条件；
sda数据线由低 -> 高 为总线结束条件；
（注意：开始之后将scl变为低电平，防止误操作sda使其通信停止，见源代码）
时序图：
源代码程序：
/************************************************
函数名称 ： i2c_start
功 能 ： i2c开始
参 数 ： 无
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
voidi2c_start(void)
{
i2c_scl_high; //scl高
i2c_delay();
i2c_sda_high; //sda高 -> 低
i2c_delay();
i2c_sda_low; //sda低
i2c_delay();
i2c_scl_low; //scl低(待写地址/数据)
i2c_delay();
}
/************************************************
函数名称 ： i2c_stop
功 能 ： i2c停止
参 数 ： 无
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
void i2c_stop(void)
{
i2c_sda_low; //sda低 -> 高
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高
i2c_delay();
i2c_sda_high; //sda高
i2c_delay();
}
ⅱ
数据位传输
scl时钟电平为低， 可以改换sda数据线的电平，在scl上升沿的过程将sda数据发送出去。
（切记：请先将scl变为低电平，再改变sda电平状态。 主要用于i2c读写byte函数，这两个函数网上很多人写的不规范，引用需注意，在下面我会举例说明）
时序图：
发送一位“高”数据流程:
scl_low时钟低 -> sda_high数据 -> scl_high时钟高
ⅲ
应答位信息
i2c是以字节（8位）的方式进行传输，总线上每传输完1字节之后会有一个应答信号，主器件(主机)需要产生对应的一个额外时钟。
应答位产生及接收：
1.在（主机）写数据的时候是从机应答（给主机），主机检测；
2.在（主机）读数据的时候是主机应答（给从机），从机检测；
（我们借助i2c读写函数一起理解）
1.主机写，从机应答，主机读取应答
时序图：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_getack
功 能 ： i2c主机读取应答(或非应答)位
参 数 ： 无
返 回 值 ： i2c_ack ----- 应答
i2c_noack --- 非应答
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
uint8_t i2c_getack(void)
{
uint8_t ack;
i2c_scl_low; //scl低 -> 高
i2c_delay();
i2c_sda_high; //释放sda(开漏模式有效)
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高(读取应答位)
i2c_delay();
if(i2c_sda_read)
ack = i2c_noack;//非应答
else
ack = i2c_ack; //应答
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
returnack;
}
2.主机读，主机产生应答
时序图：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_putack
功 能 ： i2c主机产生应答(或非应答)位
参 数 ： i2c_ack ----- 应答
i2c_noack --- 非应答
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
voidi2c_putack(uint8_t ack)
{
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
if(i2c_ack == ack)
i2c_sda_low; //应答
else
i2c_sda_high; //非应答
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高 -> 低
i2c_delay();
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
}
ⅳ
i2c写一字节
这里说的i2c写，是主机往从机接入1byte的数据；
“写”要求按照上面的“数据为传输”来操作：在scl时钟为低电平时准备好，待scl为高电平时发送出去。
写完一字节（8位）之后，读取从机的应答位：
若为0，表示从机应答，可以继续下一步操作；
若为1，表示从机非应答，不能进行下一步操作。
注意：
i2c写一字节，不是eeprom写一字节（需要区分开来）
写一字节时序（前面8位数据 + 最后1为应答）：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_writebyte
功 能 ： i2c写一字节
参 数 ： data --- 数据
返 回 值 ： 无
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
void i2c_writebyte(uint8_t data)
{
uint8_t cnt;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
i2c_scl_low; //scl低(scl为低电平时变化sda有效)
i2c_delay();
if(data & 0x80)
i2c_sda_high;//sda高
else
i2c_sda_low; //sda低
data <<= 1;
i2c_delay();
i2c_scl_high; //scl高(发送数据)
i2c_delay();
}
i2c_scl_low; //scl低(等待应答信号)
i2c_delay();
i2c_getack(); //读取应答位
}
提示：
网上常见几种关于“i2c写数据函数”的不规范写法, 或许整个i2c驱动能通信成功，但各个函数之间依赖关系很强，不便理解，也不是标准的函数。
1.首先将scl置高：
voidi2c_writebyte(uint8_t data)
{
uint8_t cnt;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
i2c_scl_high;
if(data & 0x80)
i2c_sda_high;
else
i2c_sda_low;
data <<= 1;
i2c_scl_low;
}
i2c_getack();
}
这种程序的写法有一个致命的地方（有可能停止，或重新开始i2c通信）：
首先将scl置高：
a.若之前sda是低电平，第一位写入高电平,将停止i2c通信。
b.若之前sda是高电平，第一位写入低电平,将重新开始i2c通信。
2.写完8位数据之后，未将scl置低（也就是scl保持高电平状态）
由于写完8位数据之后，将要读取应答信号，也就是要sda将从输出状态变为输入状态。
这个时候scl为高，如果sda最后一位是低且sda是开漏模式，需要将sda释放，也就是要将sda置位高，那么，这个时候就进行了一个停止操作。
3.时序混乱
void i2c_writebyte(uint8_t data)
{
uint8_t cnt;
i2c_scl_high;
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
if(data & 0x80)
i2c_sda_high;
else
i2c_sda_low;
data <<= 1;
i2c_scl_low;
i2c_scl_high;
}
i2c_getack();
}
多种问题的例子，有可能产生以下问题：
a.有可能多写1位数据；
b.有可能停止i2c通信；
c.有可能重新开始i2c通信。
ⅴ
i2c读一字节
i2c的读一字节函数，其实和“写一字节”类似，只是数据传输方向相反，应答的方向也是相反。
读完一字节（8位）之后，由主机产生应答（或非应答）位：
若产生应答，表示可以继续读下一字节操作（从设备地址指向下一字节）；
若产生非应答，表示不可以继续读下一字节操作；
网上i2c读数据程序和“写数据”类似，存在很多不标准的版本，参考时请注意。
读一字节时序（主机读取前面8位数据 + 主机产生1为非应答）：
源代码：
/************************************************
函数名称 ： i2c_readbyte
功 能 ： i2c读一字节
参 数 ： ack --------- 产生应答(或者非应答)位
返 回 值 ： data -------- 读取的一字节数据
作 者 ： strongerhuang
*************************************************/
uint8_t i2c_readbyte(uint8_t ack)
{
uint8_t cnt;
uint8_t data;
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
i2c_sda_high; //释放sda(开漏模式有效)
for(cnt=0; cnt<8; cnt++)
{
i2c_scl_high; //scl高(读取数据)
i2c_delay();
data <<= 1;
if(i2c_sda_read)
data |= 0x01; //sda为高(数据有效)
i2c_scl_low; //scl低
i2c_delay();
}
i2c_putack(ack); //产生应答(或者非应答)位
return data; //返回数据
}
ikbc全新TableE系列机械键盘评测 值不值得买
DB-Engines数据库流行度排行榜发布了12月份的数据
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