I2c串行總線組成及其工作原理

采用串行總線技術可以使系統的硬件設計大大簡化，系統的體積減小，可靠性提高，同時系統更容易更改和擴充

常用的串行擴展總線有：I2c總線，單總線，SPI總線，以及microwire、Plus等等

I2c總線只有兩根雙向信號線，一根是數據線SDA，另一根是時鍾線SCL

 

I2c總線通過上拉電阻接正電源。因此I2C總線的設備都要接上拉電阻

當總線閑置的時候，兩根線均為高電平，連接到總線上的任何一個器件輸出的低電平，都將使得總線得到信號變低，及各個器件的SDA和SCL都是線與的關系

每個接入到I2C總線都有唯一的地址，主機與其他器件間的數據傳送可以是由主機發送數據到其他器件，這時主機即是發送器，由總線上接收數據的器件稱為是接收器。

在多主機系統中，可能同時由幾個主機企圖啟動總線傳送數據，為了避免混亂，I2C總線要通過總線仲裁，已決定由哪台主機控制總線

 

數據位的有效性

I2C總線進行數據傳送時，時鍾信號為高電平期間，數據線上的數據必須保持穩定，只有時鍾線上的信號為低電平期間，數據線上的高電平和低電平狀態才允許變化

 起始信號和終止信號

SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號，SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平變化表示終止信號

數據傳送的格式

（1）字節傳送與應答

每一個字節必須保證是8位長度，數據傳送時，先傳送的是最高位（MSB），每一個被傳送的字節后面都必須跟隨一位應答位，即（一幀共有9位），應答信號由從機發送給主機

每次數據傳送總是由主機產生的終止信號結束，但是若主機希望繼續占用總線進行新的數據傳送，則可以不產生終止信號，馬上再次發出起始信號對另一個從機進行尋址

 

在總線的一個數據傳上過程中，可以有一下幾種傳送方式的組合方式

a，主機向從機發送數據，數據傳送的方向在整個傳送過程中不變

 A表示應答，A非表示非應答，s表示其實信號，p表示終止信號

 

 主機發送地址時，總線上的每一個從機都將這7位地址碼與自己的地址進行比較，如果相同，則認為自己正在被主機尋址，根據R/T位將自己確定為發送器或接收器

從機地址由固定部分和可編程部分組成，可編程的部分決定了可接入總線該器件的最大數目。

由操作時序可知要進行必要的延時

起始操作示例代碼：

void T2CStart(void)
{
    SDA = 1;
    SomeNop();//大於微秒級別
    SCL = 1;
    SomeNop();
    SDA = 0;
    SomeNop();
}

終止指令：

void I2CStop(void)
{
    SDA = 0;//data由0變到1為終止指令
    SomeNop();
    SCL = 1;
    SomeNop();
    SDA = 1;
    SomeNop();
}

I2C總線擴展

串行E2PROM的擴展

（2）寫入過程：AT24CEEPROM的固定地址為1010，A2,A1A0引腳接入高低電平可以得到確定的3位編碼，形成的7位編碼即為該器件的地址碼

單片機進行寫操作的時候，首先

發送該器件的7位地址嗎和寫方向的方向碼0，發送完以后釋放SDA線並在SCL線上產生第九個時鍾信號，被選中的存儲器再確認自己的地址后，在SDA上產生一個應答信號作為響應

，單片機接收到信號就可以傳送數據了

 

傳送數據時，單片機首先發送一個字節的被寫入器件的存儲區的首地址，收到存儲器器件的應答后，單片機就逐個發送各個數據的字節，但是每次發送一個字節后都要等待應答

收到每個字節的地址后，芯片上的地址會自動加一

寫入n個字節的數據格式

 

讀出過程

單片機首先發送該器件的7位地址碼和寫方向位0（偽寫），發送完后釋放SDA線並在SCL線上產生9個時鍾信號，被選中的存儲器器件在確認自己的地址之后，在SDA上產生一個應答信號作為回應

然后在發送一個字節的要讀出存儲去的首地址，收到應答，單片機要重復一次起始信號並發出器件地址的讀方向位（1），收到器件應答就可以讀出字節，每次讀出一個字節，單片機都要回復一個應答信號，但最后讀出一個字節，單片機應返回非應答信號（高電平）並發出終止信號以結束讀出操作

 

示例代碼：

#include<reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit sda = P2^3;
sbit scl = P2^2;
sbit wp = P2^1;
void delay()//微妙級別的延時函數
{;;}

void start()//開始信號
{
    sda = 1;
    delay();
    scl = 1;
    delay();
    sda = 0;
    delay();
}

void stop()//停止信號
{
    sda = 0;
    delay();
    scl = 1;
    delay();
    sda = 1;
    delay();

}

void respons()//應答信號
{
    uchar i;
    scl = 1;
    delay();
    while((sda ==1)&&(i<250))//等到第九個時鍾周期的時候，還沒有變為0，
                            //那么scl將自動的變為0,表示收到信號
    {
        i++;        
    }
    scl = 0;
}

void init()
{
    sda = 1;
    scl = 1;//把線全部釋放 
}

void write_byte(uchar date)
{
        uchar i,temp;
        temp = date;
        scl = 0;
        delay();
        for(i = 0;i<8;i++)//寫8次
        {        
            temp = temp<<1;//表示將temp左移1位，將最高位移入psw寄存器中的cy位，
                            //然后將最高位賦值給sda，送走數據
            scl = 1;//數據穩定了
            delay();
            sda = CY;
            delay();

            scl = 0;//讀走數據
            delay();
            }

        sda = 1;//注意養成釋放總線的習慣
        delay();
}

uchar  read_byte()
{
        uchar i,j,k;
        scl = 0;
        delay();
        sda = 1;//釋放數據總線
        delay();
        for(i=0;i<8;i++)
        {
            scl = 1;
            delay();
            
            j = sda ;//讀取數據

            k =(k<<1)|j;
            scl = 0;
            delay();
            }
            return k;
        
}


uchar read_add(uchar address)
{
        uchar date;
        start();
        write_byte(0xa0);//表示寫入器件的地址
        respons();
        write_byte(address);
        respons();
        start();
        write_byte(0xa1);
        respons();
        date=read_byte();
        stop();
        return date;
}

void write_add(uchar address,uchar date)
{
        init();//初始化信號總線和地址總線
        start();//啟動信號
        write_byte(0xa0);//表示寫入器件的地址
        respons();
        write_byte(address);//表示往這個器件內部的第三個地址處寫入地址
        respons();
        write_byte(date);//表示器件內部的數據
        respons();
        stop();
}
void delay1(uint z)
{
        uint x,y;
        for(x= z;x>0;x--)
            for(y=110;y>0;y--);
}

void main()
{    
        init();
        write_add(23,125);
        delay1(100);
        P1=read_add(23); 
        while(1);
}

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