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串口I2C通信詳解介紹(小白初學,淺顯易懂,基本知識)

wua_wua2012 / 3736人閱讀

摘要:每個字節后必須跟一個響應位。低速率一般是同一個板子上的兩個芯片間通信,數據量不大,速率低。速率幾百,速率可能不同,不能超過的最高速率。

介紹:I2C通訊協議(Inter-Integrated Circuit)引腳少,硬件實現簡單,可擴展性強,不需要USART、CAN等通訊協議的外部收發設備,現在被廣泛地使用在系統內多個集成電路(IC)間的通訊。

特點:

1.只需要一根數據線SDA和一根時鐘線SCL,SDA(串行數據線)和SCL(串行時鐘線)都是雙向I/O線

SCL(Serial Clock):串行時鐘線,傳輸CLK信號,一般是主設備向從設備提供

SDA(Serial Data) :串行數據線,傳輸通信數據

2.實現真正的多主機總線,任何器件既可以作為主機又可以作為從機,但是同一時刻只能有一個主機

3.可以通過外部連線檢測,便于系統故障診斷和調試

4.連接到相同總線上的IC數量只受總線最大電容的限制,串行的8位雙向數據傳輸位速率在標準模式下可達100Kbit/s,快速模式下可達400Kbit/s,高速模式下可達3.4Mbit/s

5.在總線上消耗的電流很小,因此,總線上擴展的器件數量主要由電容負載來決定,抗高噪聲干擾,增加總線驅動器可以使總線電容擴大10倍,傳輸距離達到15m;兼容不同電壓等級的器件,工作溫度范圍寬

6.接口電路為開漏輸出,需通過上拉電阻接電源VCC,當總線空閑時,兩根線都是高電平,連接總線的外同器件都是CMOS器件輸出級也是開漏電路

數據傳輸:
發送到SDA線上的每個字節必須為8位,每次傳輸可以發送的字節數量不受限制。每個字節后必須跟一個響應位。首先傳輸的是數據的最高位(MSB),如果從機要完成一些其他功能后(例如一個內部中斷服務程序)才能接收或發送下一個完整的數據字節,可以使時鐘線SCL保持低電平,迫使主機進入等待狀態,當從機準備好接收下一個數據字節并釋放時鐘線SCL后數據傳輸繼續。

空閑時候:SDA數據線和SCL時鐘線都是高電平

開始信號:SCL處于高電平,SDA由高到低

結束信號:SCL處于高電平,SDA由低到高

應答信號:當傳輸完8位數據以后,在第9個SCL時鐘周期

主機釋放SDA控制權交給從機,由于上拉電阻的作用,此時該電平為高,但是如果從機正確接受了數據,就會將SDA拉低

發送數據:SDA上的數據必須在SCL高電平周期時保持穩定,數據的高低電平翻轉變化發生在SCL低電平時期

非應答信號:如果第9個SCL時鐘周期,SDA保持高電平,則代表非應該信號

非應答信號可能是主機發出的也可能是從機產生的

有幾種可能:

  1. I2C總線上沒有主機所指定地址的從機設備
  2. 從機正在執行一些操作,處于忙狀態,還沒有準備好與主機通訊
  3. 主機發送的一些控制命令,從機不支持
  4. 主機接收從機數據時,主機產生非應答信號,通知從機數據傳輸結束,不要再發數據了

通訊特征:

1)串行通信,所有的數據以位為單位在SDA線上串行傳輸

2)同步通信:通過時鐘同步

3)非差分:I2C通信速率不高,且通信距離近,使用電平信號通信。

4)低速率:I2C一般是同一個板子上的兩個IC芯片間通信,數據量不大,速率低。速率:幾百KHz,速率可能不同,不能超過IC的最高速率。

模式:

標準模式(Standard):100kbps

快速模式(Fast):400kbps

快速模式+(Fast-Plus):1Mbps

高速模式(High-speed):3.4Mbps

超快模式(Ultra-Fast):5Mbps(單向傳輸)

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