为什么I²C总线会难住这么多人？

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；

审核编辑 黄宇