IIC协议超详细的解释.doc

一、协议

1.空闲状态

　I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处在高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。

2.起始位与停止位的定义：

· 起始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。
· 停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。
3.ACK
　　发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接受器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表达接受器已经成功地接受了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表达接受器接受该字节没有成功。 对于反馈有效应答位ACK的规定是，接受器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且保证在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 假如接受器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以告知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接受器发送一个停止信号P。

   如下图逻辑分析仪的采样结果：释放总线后，假如没有应答信号，sda应当一直连续为高电平，但是如图中蓝色虚线部分所示，它被拉低为低电平，证明收到了应答信号。

这里面给我们的两个信息是：1)接受器在SCL的上升沿到来之前的低电平期间拉低SDA；2)应答信号一直保持到SCL的下降沿结束；正如前文红色标记所指出的那样。

4.数据的有效性：

I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

我的理解：虽然只规定在高电平期间保持稳定，但是要有一个提前量，也就是数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好，由于在前面I2C总线之(一)---概述一文中已经指出，数据是在SCL的上升沿打入到器件(EEPROM)中的。

5.数据的传送：

　　在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相相应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
 二、工作过程
　　总线上的所有通信都是由主控器引发的。在一次通信中，主控器与被控器总是在扮演着两种不同的角色。
1.主设备向从设备发送数据
　　主设备发送起始位，这会告知总线上的所有设备传输开始了，接下来主机发送设备地址，与这一地址匹配的slave将继续这一传输过程，而其它slave将会忽略接下来的传输并等待下一次传输的开始。主设备寻址到从设备后，发送它所要读取或写入的从设备的内部寄存器地址； 之后，发送数据。数据发送完毕后，发送停止位：
写入过程如下：
　　发送起始位
· 发送从设备的地址和读/写选择位；释放总线，等到EEPROM拉低总线进行应答；假如EEPROM接受成功，则进行应答；若没有握手成功或者发送的数据错误时EEPROM不产生应答，此时规定重发或者终止。
· 发送想要写入的内部寄存器地址；EEPROM对其发出应答；
· 发送数据
· 发送停止位.
· EEPROM收到停止信号后，进入到一个内部的写入周期，大约需要10ms，此间任何操作都不会被EEPROM响应；(因此以这种方式的两次写入之间要插入一个延时，否则会导致失败，博主曾在这里小坑了一下)

　　具体：

　　需要说明的是：①主控器通过发送地址码与相应的被控器建立了通信关系，而挂接在总线上的其它被控器虽然同时也收到了地址码，但由于与其自身的地址不相符合，因此提前退出与主控器的通信；

2.主控器读取数据的过程：
　　读的过程比较复杂，在从slave读出数据前，你必须先要告诉它哪个内部寄存器是你想要读取的，因此必须先对其进行写入(dummy write)：
· 发送起始位；
· 发送slave地址+write bit set；
· 发送内部寄存器地址；
· 重新发送起始位，即restart；
· 重新发送slave地址+read bit set；
· 读取数据
主机接受器在接受到最后一个字节后，也不会发出ACK信号。于是，从机发送器释放SDA线，以允许主机发出P信号结束传输。
· 发送停止位   

具体：