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I2C协议

IIC 即Inter-Integrated Circuit(集成电路总线），这种总线类型是由飞利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路(ICS) ，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线。

1.I2C简介:

即I2C，一种总线结构。

例如：内存中的SPD信息,通过IIC，与BX芯片组联系，IIC 存在于英特尔PIIX4结构体系中。随着大规模集成电路技术的发展，把CPU和一个单独工作系统所必需的ROM、RAM、I/O 端口、A/D、D/A等外围电路集成在一个单片内而制成的单片机或微控制器愈来愈方便。目前，世界上许多公司生产单片机，品种很多。其中包括各种字长的CPU，各种容量的ROM、RAM以及功能各异的I/O接口电路等等，但是，单片机的品种规格仍然有限，所以只能选用某种单片机来进行扩展。扩展的方法有两种：一种是并行总线，另一种是串行总线。由于串行总线的连线少，结构简单，往往不用专门的母板和插座而直接用导线连接各个设备。因此，采用串行线可大大简化系统的硬件设计。PHILIPS公司早在十几年前就推出了I2C串行总线，利用该总线可实现多主机系统所需的裁决和高低速设备同步等功能。因此，这是一种高性能的串行总线。

飞利浦电子公司日前推出新型二选一I2C主选择器，可以使两个I2C主设备中的任何一个与共享资源连接，广泛适用于从MP3播放器到服务器等计算、通信和网络应用领域，从而使制造商和终端用户从中获益。PCA9541可以使两个I2C主设备在互不连接的情况下与同一个从设备相连接，从而简化了设计的复杂性。此外，新产品以单器件替代了I2C多个主设备应用中的多个芯片，有效节省了系统成本。

2.硬件结构:

I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。

为了避免总线信号的混乱，要求各设备连接到总线的输出端时必须是漏极开路（OD）输出或集电极开路（OC）输出。设备上的串行数据线SDA接口电路应该是双向的，输出电路用于向总线上发送数据，输入电路用于接收总线上的数据。而串行时钟线也应是双向的，作为控制总线数据传送的主机，一方面要通过SCL输出电路发送时钟信号，另一方面还要检测总线上的SCL电平，以决定什么时候发送下一个时钟脉冲电平；作为接受主机命令的从机，要按总线上的SCL信号发出或接收SDA上的信号，也可以向SCL线发出低电平信号以延长总线时钟信号周期。总线空闲时，因各设备都是开漏输出，上拉电阻Rp使SDA和SCL线都保持高电平。任一设备输出的低电平都将使相应的总线信号线变低，也就是说：各设备的SDA 是“与”关系，SCL也是“与”关系。

总线对设备接口电路的制造工艺和电平都没有特殊的要求（NMOS、CMOS都可以兼容）。在I2C总线上的数据传送率可高达每秒十万位，高速方式时在每秒四十万位以上。另外，总线上允许连接的设备数以其电容量不超过400pF为限。

总线的运行（数据传输）由主机控制。所谓主机是指启动数据的传送（发出启动信号）、发出时钟信号以及传送结束时发出停止信号的设备，通常主机都是微处理器。被主机寻访的设备称为从机。为了进行通讯，每个接到I2C总线的设备都有一个唯一的地址，以便于主机寻

访。主机和从机的数据传送，可以由主机发送数据到从机，也可以由从机发到主机。凡是发送数据到总线的设备称为发送器，从总线上接收数据的设备被称为接受器。

I2C总线上允许连接多个微处理器以及各种外围设备，如存储器、LED及LCD驱动器、A/D 及D/A转换器等。为了保证数据可靠地传送，任一时刻总线只能由某一台主机控制，各微处理器应该在总线空闲时发送启动数据，为了妥善解决多台微处理器同时发送启动数据的传送（总线控制权）冲突，以及决定由哪一台微处理器控制总线的问题，I2C总线允许连接不同传送速率的设备。多台设备之间时钟信号的同步过程称为同步化。

3.数据传输:

在I2C总线传输过程中，将两种特定的情况定义为开始和停止条件：当SCL保持“高”时，SDA由“高”变为“低”为开始条件；当SCL保持“高”且SDA由“低”变为“高”时为停止条件。开始和停止条件均由主控制器产生。使用硬件接口可以很容易地检测到开始和停止条件，没有这种接口的微机必须以每时钟周期至少两次对SDA取样，以检测这种变化。SDA线上的数据在时钟“高”期间必须是稳定的，只有当SCL线上的时钟信号为低时，数据线SDA上的“高”或“低”状态才可以改变。输出到SDA线上的每个字节必须是8位，每次传输的字节不受限制，但每个字节必须要有一个应答ACK。如果一接收器件在完成其他功能（如一内部中断）前不能接收另一数据的完整字节时，它可以保持时钟线SCL为低，以促使发送器进入等待状态；当接收器准备好接受数据的其它字节并释放时钟SCL后，数据传输继续进行。

数据传送具有应答是必须的。与应答对应的时钟脉冲由主控制器产生，发送器在应答期间必须下拉SDA线。当寻址的被控器件不能应答时，数据保持为高并使主控器产生停止条件而终止传输。在传输的过程中，在用到主控接收器的情况下，主控接收器必须发出一数据结束信号给被控发送器，从而使被控发送器释放数据线，以允许主控器产生停止条件。

I2C总线在开始条件后的首字节决定哪个被控器将被主控器选择，例外的是“通用访问”地址，它可以在所有期间寻址。当主控器输出一地址时，系统中的每一器件都将开始条件后的前7位地址和自己的地址进行比较。如果相同，该器件即认为自己被主控器寻址，而作为被控接收器或被控发送器则取决于R/W位。

4.应用:

I2C总线是各种总线中使用信号线最少，并具有自动寻址、多主机时钟同步和仲裁等功能的总线。因此，使用I2C总线设计计算机系统十分方便灵活，体积也小，因而在各类实际应用中得到广泛应用。

目前，51、96系列的单片机应用很广，但是由于它们都没有I2C总线接口，从而限制了在这些系统中使用具有I2C总线接口的器件。通过对I2C总线时序的分析，可以用51单片机的两根I/O线来实现I2C总线的功能。接I2C总线规定：SCL线和SDA线是各设备对应输出状态相“与”的结果，任一设备都可以用输出低电平的方法来延长SCL的低电平时间，以迫使高速设备进入等待状态，从而实现不同速度设备间的时钟同步。因此，即使时钟脉冲的高、低电平时间长短不一，也能实现数据的可靠传送，可以用软件控制I/O口做I2C接口。

在单主控器的系统中，时钟线仅由主控器驱动，因此可以用51系列的一根I/O线作为SCL 的信号线，将其设置为输出方式(即SDA=0); ，并由软件控制来产生串行时钟信号。在实际系统中使用了P1.3。另一根I/O线P1.2作为I2C总线的串行数据线SDA，可在软件控制下只能在时钟SCL的低电平期间读取或输出数据。系统传输数据的过程如下：先由单片机发出一个启始数据信号，接着送出要访问器件的7位地址数据，并等待被控器件的应答信号。

当收到应答信号后，根据访问要求进行相应的操作。如果是读入数据，则数据线可一直设为输入方式，中间不需要改变SDA线的工作方式，每读入一个字节均应依次检测应答信号；如果是输出数据，则首先将SDA设置为输出方式，当发送完一个字节后，需要改变SDA线为输入方式，此时读入被控器件的应答信号就完成了一个字节的传送。当所有数据传输完毕后，应向SDA发出一个停止信号，以结束该次数据传输。

5.I2C范例:

下面给出51系列用C语言实现启始、停止、读、写、应答的程序，读者也可以根据I2C 总线时序在96系列或其它单片机上实现I2C总线接口。

void Start() // IIC开始，当SCL保持“高”时，SDA由“高”变为“低”为开始条件{

SDA=1;

delayms();

SCL=1;

delayms();

SDA=0;

delayms();

SCL=0;

}

void Stop() // IIC 结束，当SCL保持“高”且SDA由“低”变为“高”时为停止条件{

SDA=0;

delayms();

SCL=1;

delayms();

SDA=1;

delayms();

}

// IIC 读取应答

void RACK()

{

SDA=1;

NOP4();

SCL=1;

NOP4();

SCL=0;

}

// IIC 发送非应答

void NO_ACK()

{

SDA=1;

SCL=1;

NOP4();

SCL=0;

SDA=0;

}

// IIC向从设备写入一字节数据void Write_A_Byte(uchar b)

{

uchar i;

for(i=0;i<8;i++)

{

b<<=1;

SDA=CY;_

nop_();

SCL=1;

NOP4();

SCL=0;

}

RACK();

}

// IIC 向从设备的指定地址写入数据void Write_IIC(uchar addr,uchar dat) {

Start();

Write_A_Byte(0xa0);

Write_A_Byte(addr);

Write_A_Byte(dat);

Stop();

DelayMS(10);

}

// IIC 从从设备读取数据

uchar Read_A_Byte()

{

uchar i,b;

for(i=0;i<8;i++)

{

SCL=1;b<<=1;B|=SDA;SCL=0;

}

return b;

}

// IIC 从从设备的当前地址读取数据uchar Read_Current()

{

uchar d;

Start();

Write_A_Byte(0xa1);

d=Read_A_Byte();

NO_ACK();

Stop();

return d;

}

// IIC 从从设备的任意地址读取数据uchar Random_Read(uchar addr) {

Start();

Write_A_Byte(0xa0);

Write_A_Byte(addr);

Stop();

return Read_Current();

}

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define PCF8591 0x90 //PCF8591 地址

sbit SCL=P2^0; //串行时钟输入端

sbit SDA=P2^1; //串行数据输入端

void delay()() //延时4-5个微秒

{;;}

void delay()_1ms(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

void start()//开始信号

{

SDA=1;

delay()();

SCL=1;

delay();

SDA=0;

delay();

}

void stop() //停止信号

{

SDA=0;

delay();

SCL=1;

delay();

SDA=1;

delay();

}

void respons()//应答相当于一个智能的延时函数{

uchar i;

SCL=1;

delay();

while((SDA==1)&&(i<250))

i++;

SCL=0;

delay();

}

void init() //初始化

{

SDA=1;

delay();

SCL=1;

delay();

}

void write_byte(uchar date) //写一字节数据

{

uchar i,temp;

temp=date;

for(i=0;i<8;i++)

{

temp=temp<<1; //左移一位移出的一位在CY中

SCL=0; //只有在scl=0时sda能变化值

delay();

SDA=CY;

delay();

SCL=1;

delay();

}

SCL=0;

delay();

SDA=1;

delay();

}

void write_add(uchar control,uchar date)

{

start();

write_byte(PCF8591); //10010000 前四位固定接下来三位全部被接地了所以都是0 最后一位是写所以为低电平

respons();

write_byte(control);

respons();

write_byte(date);

respons();

stop();

}

void main()

{

uchar a;

while(1)

{

write_add(0x80,a);

delay_1ms(5);

a++;

if(a>250)

a=0;

}

/*************************此部分为I2C总线的驱动程序*************************************/

#include

#define NOP() _nop_() /* 定义空指令，延时用*/

#define _Nop() _nop_() /*定义空指令，延时用*/

sbit SCL=P2^0; //I2C 时钟

sbit SDA=P2^1; //I2C 数据

bit ack; /*应答标志位*/

/******************************************************************* 起动总线函数

函数原型: void Start_I2c();

功能: 启动I2C总线,即发送I2C起始条件.

********************************************************************/ void Start_I2c()

{

SDA=1; /*发送起始条件的数据信号*/

_Nop();

_Nop(); /*起始条件建立时间大于4.7us,延时*/

_Nop();

SDA=0; /*发送起始信号*/

_Nop(); /* 起始条件锁定时间大于4μs*/

_Nop();

SCL=0; /*钳住I2C总线，准备发送或接收数据*/

_Nop();

}

/******************************************************************* 结束总线函数

函数原型: void Stop_I2c();

功能: 结束I2C总线,即发送I2C结束条件.

********************************************************************/ void Stop_I2c()

{

SDA=0; /*发送结束条件的数据信号*/

_Nop(); /*发送结束条件的时钟信号*/

SCL=1; /*结束条件建立时间大于4μs*/

_Nop();

SDA=1; /*发送I2C总线结束信号*/

_Nop();

}

/******************************************************************* 字节数据发送函数

函数原型: void SendByte(UCHAR c);

功能: 将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0)

发送数据正常，ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。

********************************************************************/ void SendByte(unsigned char c)

{

unsigned char BitCnt;

for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++) /*要传送的数据长度为8位*/ {

if((c<

else SDA=0;

_Nop();

SCL=1; /*置时钟线为高，通知被控器（从机）开始接收数据位*/ _Nop();

_Nop(); /*保证时钟高电平周期大于4μs*/

_Nop();

SCL=0;

}

_Nop();

SDA=1; /*8位发送完后释放数据线，准备接收应答位*/

_Nop();

SCL=1;

_Nop();

if(SDA==1)ack=0;

else ack=1; /*判断主机是否接收到应答信号*/

SCL=0;

_Nop();

}

/******************************************************************* 字节数据接收函数

函数原型: UCHAR RcvByte();

功能: 用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号)，发完后请用应答函数应答从机。

********************************************************************/ unsigned char RcvByte()

{

unsigned char retc;

unsigned char BitCnt;

retc=0;

SDA=1; /*置数据线为输入方式*/

for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)

{

_Nop();

SCL=0; /*置时钟线为低，准备接收数据位*/

_Nop();

_Nop(); /*时钟低电平周期大于4.7μs*/

_Nop();

SCL=1; /*置时钟线为高使数据线上数据有效*/

_Nop();

retc=retc<<1;

if(SDA==1)retc=retc+1; /*读数据位,接收的数据位放入retc中*/

_Nop();

}

SCL=0;

_Nop();

return(retc);

}

/******************************************************************** 应答子函数

函数原型: void Ack_I2c(bit a);

功能: 主控器进行应答信号(可以是应答或非应答信号，由位参数a决定)

********************************************************************/ void Ack_I2c(bit a)

{

if(a==0)SDA=0; /*在此发出应答或非应答信号*/

else SDA=1;

_Nop();

SCL=1;

_Nop();

_Nop(); /*时钟低电平周期大于4μs*/

_Nop();

SCL=0; /*清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收*/

_Nop();

}

#include

#define PCF8591 0x90 //PCF8591 地址

//else IO

sbit LS138A=P2^2;

sbit LS138B=P2^3;

sbit LS138C=P2^4;

//此表为LED 的字模, 共阴数码管0-9 -

unsigned char code Disp_Tab[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

unsigned char AD_CHANNEL;

unsigned long xdata LedOut[8];

unsigned int D[32];

/******************************************************************* DAC 变换, 转化函数

*******************************************************************/ bit DACconversion(unsigned char sla,unsigned char c, unsigned char Val)

{

Start_I2c(); //启动总线

SendByte(sla); //发送器件地址

if(ack==0)return(0);

SendByte(c); //发送控制字节

if(ack==0)return(0);

SendByte(Val); //发送DAC的数值

if(ack==0)return(0);

Stop_I2c(); //结束总线

return(1);

}

/******************************************************************* ADC发送字节[命令]数据函数

*******************************************************************/ bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c)

{

Start_I2c(); //启动总线

SendByte(sla); //发送器件地址

if(ack==0)return(0);

SendByte(c); //发送数据

if(ack==0)return(0);

Stop_I2c(); //结束总线

return(1);

}

/******************************************************************* ADC读字节数据函数

*******************************************************************/ unsigned char IRcvByte(unsigned char sla)

{ unsigned char c;

Start_I2c(); //启动总线

SendByte(sla+1); //发送器件地址，地址加一的原因是地址字的最后一位0为写，1为读

if(ack==0)return(0);

c=RcvByte(); //读取数据0

Ack_I2c(1); //发送非就答位

Stop_I2c(); //结束总线

return(c);

}

//******************************************************************/ main()

{ char i,j;

while(1)

{/********以下AD-DA处理*************/

switch(AD_CHANNEL)

{

case 0: ISendByte(PCF8591,0x41);

D[0]=IRcvByte(PCF8591)*2; //ADC0 模数转换1，乘以2的原因是把结果

00~0xff换算成0~510，除以100就是实际采样值了

break;

case 1: ISendByte(PCF8591,0x42);

D[1]=IRcvByte(PCF8591)*2; //ADC1 模数转换2

break;

case 2: ISendByte(PCF8591,0x43);

D[2]=IRcvByte(PCF8591)*2; //ADC2 模数转换3

break;

case 3: ISendByte(PCF8591,0x40);

D[3]=IRcvByte(PCF8591)*2; //ADC3 模数转换4

break;

case 4: DACconversion(PCF8591,0x40, D[4]/4); //DAC 数模转换

break;

}

// D[4]=400; //数字--->>模拟输出

D[4]=D[3];

if(++AD_CHANNEL>4) AD_CHANNEL=0;

/********以下将AD的值送到LED数码管显示*************/

LedOut[0]=Disp_Tab[D[1]%10000/1000];

LedOut[1]=Disp_Tab[D[1]%1000/100];

LedOut[2]=Disp_Tab[D[1]%100/10]|0x80;

LedOut[3]=Disp_Tab[D[1]%10];

LedOut[4]=Disp_Tab[D[0]%10000/1000];

LedOut[5]=Disp_Tab[D[0]%1000/100];

LedOut[6]=Disp_Tab[D[0]%100/10]|0x80;

LedOut[7]=Disp_Tab[D[0]%10];

for( i=0; i<8; i++)

{ P1 = LedOut[i];

switch(i) //使用switch 语句控制138译码器也可以是用查表的方式学员可以试着自己修改

{

case 0:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=0; break;

case 1:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=0; break;

case 2:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=0; break;

case 3:LS138A=1; LS138B=1; LS138C=0; break; case 4:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;

case 5:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=1; break;

case 6:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=1; break;

case 7:LS138A=1; LS138B=1; LS138C=1; break;

}

for (j = 0 ; j<90 ;j++) { ;} //扫描间隔时间

}

P1 = 0;

}

实验八 IIC通信协议

实验八I2C通信协议一、实验目的： 1、培养学生阅读资料的能力； 2、加深学生对I2C总线通信协议的理解； 3、加强学生对模块化编程的理解；二、实验环境： 1、硬件环境：PC机一台、单片机实验板一块、母头串口交叉线、USB电源线； 2、软件环境：keil uVision2集成开发环境； STC-ISP下载上位机软件；三、实验原理：要学会I2C通信协议的编程，关键是要看懂并掌握其时序图，理解对I2C通信协议相关子程序的实验编写。I2C通信协议的总线时序图如下所示： I2C总线时序图 I2C相关子程序的详细介绍 1、起始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。 2、结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。起始信号和结束信号的时序图如下所示：起始信号和结束信号的时序图起始信号的流程如下:

1、SCL和SDA拉高，保持时间约为0.6us-4us; 2、拉低SDA，保持时间为约为0.6us-4us； 3、拉低时钟线结束信号的流程如下： 1、SCL置高电平，SDA置低电平，保持时间约为0.6us-4us 2、SDA拉高，保持时间约为1.2-4us；应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。应答信号的时序图如下所示：应答时序图发送时的应答信号 ;**********应答信号********** ACK: SETB SDA ;数据线置高 SETB SCL ;时钟线置高 ACALL DELAY JB SDA，$ ;等待数据线变低 ACALL DELAY CLR SCL ;时钟线置低 RET 注意：这里如果数据线一直为高将进入死循环，所以一般我们都会在这做一个容错的处理。具体的程序如下： ACK: MOV R4，#00H SETB SDA SETB SCL LOP0: JNB SDA，LOP DJNZ R4，LOP0 ;循环255次 LOP: ACALL DEL CLR SCL RET 接收时的应答信号

简单的I2C协议理解 i2c程序(调试通过)

简单的I2C协议理解一. 技术性能: 工作速率有100K和400K两种；支持多机通讯；支持多主控模块，但同一时刻只允许有一个主控；由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线；每个电路和模块都有唯一的地址；每个器件可以使用独立电源二. 基本工作原理: 以启动信号START来掌管总线，以停止信号STOP来释放总线；每次通讯以START开始，以STOP结束；启动信号START后紧接着发送一个地址字节，其中7位为被控器件的地址码，一位为读/写控制位R/W,R /W位为0表示由主控向被控器件写数据，R/W为1表示由主控向被控器件读数据；当被控器件检测到收到的地址与自己的地址相同时，在第9个时钟期间反馈应答信号；每个数据字节在传送时都是高位(MSB)在前；写通讯过程: 1. 主控在检测到总线空闲的状况下，首先发送一个START信号掌管总线； 2. 发送一个地址字节(包括7位地址码和一位R/W)； 3. 当被控器件检测到主控发送的地址与自己的地址相同时发送一个应答信号(ACK)； 4. 主控收到ACK后开始发送第一个数据字节； 5. 被控器收到数据字节后发送一个ACK表示继续传送数据，发送NACK表示传送数据结束； 6. 主控发送完全部数据后，发送一个停止位STOP，结束整个通讯并且释放总线；读通讯过程: 1. 主控在检测到总线空闲的状况下，首先发送一个START信号掌管总线； 2. 发送一个地址字节(包括7位地址码和一位R/W)； 3. 当被控器件检测到主控发送的地址与自己的地址相同时发送一个应答信

号(ACK)； 4. 主控收到ACK后释放数据总线，开始接收第一个数据字节； 5. 主控收到数据后发送ACK表示继续传送数据，发送NACK表示传送数据结束； 6. 主控发送完全部数据后，发送一个停止位STOP，结束整个通讯并且释放总线；四. 总线信号时序分析 1. 总线空闲状态 SDA和SCL两条信号线都处于高电平，即总线上所有的器件都释放总线，两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高； 2. 启动信号START 时钟信号SCL保持高电平，数据信号SDA的电平被拉低(即负跳变)。启动信号必须是跳变信号，而且在建立该信号前必修保证总线处于空闲状态； 3. 停止信号STOP 时钟信号SCL保持高电平，数据线被释放，使得SDA返回高电平(即正跳变)，停止信号也必须是跳变信号。 4. 数据传送 SCL线呈现高电平期间，SDA线上的电平必须保持稳定，低电平表示0(此时的线电压为地电压)，高电平表示1(此时的电压由元器件的VDD决定)。只有在SCL线为低电平期间，SDA上的电平允许变化。 5. 应答信号ACK I2C总线的数据都是以字节(8位)的方式传送的，发送器件每发送一个字节之后，在时钟的第9个脉冲期间释放数据总线，由接收器发送一个ACK(把数据总线的电平拉低)来表示数据成功接收。 6. 无应答信号NACK 在时钟的第9个脉冲期间发送器释放数据总线，接收器不拉低数据总线表示一个NACK，NACK有两种用途: a. 一般表示接收器未成功接收数据字节； b. 当接收器是主控器时，它收到最后一个字节后，应发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放总线，以便主控接收器发送一个停止信号STOP。五. 寻址约定

I2C 协议标准完全版,很详细

THE I 2C-BUS SPECIFICATION VERSION 2.1 JANUARY 2000

CONTENTS 1PREFACE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1.1Version 1.0 - 1992. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2Version 2.0 - 198. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3Version 2.1 - 1999. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4Purchase of Philips I2C-bus components . . 3 2THE I2C-BUS BENEFITS DESIGNERS AND MANUFACTURERS. . . . . . . . . . . . . . .4 2.1Designer benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2Manufacturer benefits. . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3INTRODUCTION TO THE I2C-BUS SPECIFICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 4THE I2C-BUS CONCEPT . . . . . . . . . . . . . . .6 5GENERAL CHARACTERISTICS . . . . . . . . .8 6BIT TRANSFER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 6.1Data validity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6.2START and STOP conditions. . . . . . . . . . . 9 7TRANSFERRING DATA. . . . . . . . . . . . . . .10 7.1Byte format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7.2Acknowledge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 8ARBITRATION AND CLOCK GENERATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 8.1Synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 8.2Arbitration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 8.3Use of the clock synchronizing mechanism as a handshake. . . . . . . . . . . 13 9FORMATS WITH 7-BIT ADDRESSES. . . .13 107-BIT ADDRESSING . . . . . . . . . . . . . . . . .15 10.1Definition of bits in the first byte . . . . . . . . 15 10.1.1General call address. . . . . . . . . . . . . . . . . 16 10.1.2START byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 10.1.3CBUS compatibility. . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 11EXTENSIONS TO THE STANDARD- MODE I2C-BUS SPECIFICATION . . . . . . .19 12FAST-MODE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 13Hs-MODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 13.1High speed transfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 13.2Serial data transfer format in Hs-mode. . . 21 13.3Switching from F/S- to Hs-mode and back . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2313.4Hs-mode devices at lower speed modes. . 24 13.5Mixed speed modes on one serial bus system. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 13.5.1F/S-mode transfer in a mixed-speed bus system. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 13.5.2Hs-mode transfer in a mixed-speed bus system. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 13.5.3Timing requirements for the bridge in a mixed-speed bus system. . . . . . . . . . . . . . 27 1410-BIT ADDRESSING. . . . . . . . . . . . . . . . 27 14.1Definition of bits in the first two bytes. . . . . 27 14.2Formats with 10-bit addresses. . . . . . . . . . 27 14.3General call address and start byte with 10-bit addressing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 15ELECTRICAL SPECIFICATIONS AND TIMING FOR I/O STAGES AND BUS LINES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 15.1Standard- and Fast-mode devices. . . . . . . 30 15.2Hs-mode devices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 16ELECTRICAL CONNECTIONS OF I2C-BUS DEVICES TO THE BUS LINES . 37 16.1Maximum and minimum values of resistors R p and R s for Standard-mode I2C-bus devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 17APPLICATION INFORMATION. . . . . . . . . 41 17.1Slope-controlled output stages of Fast-mode I2C-bus devices. . . . . . . . . . . . 41 17.2Switched pull-up circuit for Fast-mode I2C-bus devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 17.3Wiring pattern of the bus lines. . . . . . . . . . 42 17.4Maximum and minimum values of resistors R p and R s for Fast-mode I2C-bus devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 17.5Maximum and minimum values of resistors R p and R s for Hs-mode I2C-bus devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 18BI-DIRECTIONAL LEVEL SHIFTER FOR F/S-MODE I2C-BUS SYSTEMS . . . . 42 18.1Connecting devices with different logic levels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 18.1.1Operation of the level shifter . . . . . . . . . . . 44 19DEVELOPMENT TOOLS AVAILABLE FROM PHILIPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 20SUPPORT LITERATURE . . . . . . . . . . . . . 46

I2C总线协议规范 v2.1

THE I2C-BUS SPECIFICATION VERSION 2.1 JANUARY 2000

关于IIC的通信协议程序

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long #define _BV(bit) (1 << (bit)) #ifndef cbi #define cbi(reg,bit) reg &= ~_BV(bit) #endif #ifndef sbi #define sbi(reg,bit) reg |= _BV(bit) #endif extern uchar dog; /* void delay_1ms(uchar xtal) { uchar i; for(i=0;i<(uint)(143*xtal-2);i++) {;} } //2 延时nms void delay_ms(uchar m, uchar fosc) { uchar i; i=0; while(i

AT24C02数据存储I2C协议-串口通讯

/****************************************** 绿盾电子 X-13 多传感器开发板功能：实现读写AT24C02型号的EEPROM存储。该类型存储器具有掉电数据保护功能，是单片机项目开发中常用的芯片。AT24C02使用 I2C总线与的单片机通信，只需两根线即可完成读写功能。串口输出数据，串口是单片机程序调试种最常用最重要的工具。在使用前需要主要开发板当前晶振频率是否为11.0592MHz,如不是，请更换晶振，或者自行计算定时器数值。时间：2011-8-23 ******************************************/ //头文件 #include "reg51.h" #include //宏定义 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int

//引脚定义 sbit Scl= P3^6; //AT24C0x串行时钟sbit Sda= P3^7; //AT24C0x串行数据 //全局变量 uchar EEPROM_WriteBuffer[] = {"https://www.doczj.com/doc/0b17534357.html,"}; uchar EEPROM_ReadBuffer[20]; //函数声明 /******************************************/ //延时子函时， //参数 d_time 控制延时的时间 //作用，灯亮和熄灭必须持续一定时间，人眼才能看到 void delay(unsigned int time); /******************************************/ //延时子函数 //参数范围 0-65536 void delay(unsigned int time) //参数 time 大小 { //决定延时时间长短 while(time--); }

i2c通讯协议及程序

I2C通信协议简介 (2013-01-17 10:48:03) 转载▼ 分类：通讯协议标签：杂谈 ACK是acknowledge的意思,确认. 摒弃复杂的情况，这里只对I2C做简单的介绍。一、I2C 总线的一些特征： ? 只要求两条总线线路一条串行数据线SDA一条串行时钟线SCL ? 每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机从机关系软件设定地址主机可以作为主机发送器或主机接收器? 它是一个真正的多主机总线如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏 ? 串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s 快速模式下可达400kbit/s 高速模式下可达3.4Mbit/s ? 片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整 ? 连接到相同总线的IC 数量只受到总线的最大电容400pF 限制二、I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号：开始信号、结束信号和应答信号。开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据起始和结束：

bool I2C_Start(void) { SDA_H; SCL_H; I2C_delay(); if(!SDA_read)return FALSE; // SDA线为低电平则总线忙,退出 SDA_L; // 拉低SDA线(当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变表示开始信号) I2C_delay(); if(SDA_read) return FALSE; // SDA线为高电平则总线出错,退出 SDA_L; //数据为准备好时，拉低SCL线 I2C_delay(); return TRUE; } 发出开始信号之后，设备在数据未准备好时，拉低SCL线，这样主设备可知从设备未发送数据，从设备在数据准备好，可以发送的时候，停止拉低SCL线，这时候才开始真正的数据传输 void I2C_Stop(void) { SCL_L; I2C_delay(); SDA_L; I2C_delay(); SCL_H; // SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据 I2C_delay(); SDA_H; I2C_delay(); }

I2C总线协议程序

C程序代码]I2C总线协议程序程序代码 2009-10-11 14:05 阅读48 评论0 /**************************************************************** I2C总线协议程序 ****************************************************************/ #define NOP {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} sbit SDA=P1^2; /*模拟I2C数据传送位*/ sbit SCL=P1^3; /*模拟I2C时钟控制位*/ bit ack; /*应答标志位*/ void Start_I2c() { SDA=1; NOP; SCL=1; NOP; SDA=0; NOP; SCL=0; NOP; } void Stop_I2c() { SDA=0; NOP;

SCL=1; NOP; SDA=1; NOP; } void Senduchar(uchar c) { uchar i; for(i=0;i<8;i++) { c<<=1; SDA=CY; NOP; SCL=1; NOP; SCL=0; NOP; } SDA=1; NOP; SCL=1; NOP; if(SDA==1) ack=0; else ack=1; SCL=0; NOP; } uchar Rcvuchar() {

uchar i,x=0; SDA=1; for(i=0;i<8;i++) { SCL=0; NOP; SCL=1; NOP; x=x<<1; if(SDA) x=x+1; NOP; } SCL=0; NOP; return(x); } void Ack_I2c(bit a) { SDA=a; NOP; SCL=1; NOP; SCL=0; NOP; } bit ISendStr(uchar sla,uchar suba,uchar *s,uchar no) { uchar i;

I2c总线协议

1.I2C协议 2条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。 SDA传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控。总线上每个设备都有自己的一个addr，共7个bit，广播地址全0. 系统中可能有多个同种芯片，为此addr分为固定部分和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。 1.1 I2C位传输数据传输：SCL为高电平时，SDA线若保持稳定，那么SDA上是在传输数据bit；若SDA发生跳变，则用来表示一个会话的开始或结束（后面讲）数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit 1.2 I2C开始和结束信号开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

1.3 I2C应答信号 Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。即在第9个clock，若从IC发ACK，SDA会被拉低。若没有ACK，SDA会被置高，这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示： 1.4 I2C写流程写寄存器的标准流程为： 1. Master发起START 2. Master发送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK 3. Slave发送ACK 4. Master发送regaddr（8bit），等待ACK 5. Slave发送ACK 6. Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK 7. Slave发送ACK 8. 第6步和第7步可以重复多次，即顺序写多个寄存器

I2C协议代码

此模块包括发送数据及接收数据，应答位发送，并提供了几个直接面对器件的操作函数，能很方便的与用户程序进行连接并扩展。需要注意的是，函数是采用延时方法产生SCL 脉冲，对高晶振频率要做一定的修改！！说明： 1us机器周期，晶振频率要小于12MHz 返回1 则操作成功，返回0 则操作失败。 sla 为器件从地址，suba 为器件子地址。 ************************************************************************* ************/ #include "AT89X52.h" #include #define _Nop() _nop_() //定义空指令 sbit SDA = P1^3; //模拟I2C数据传输位 sbit SCL = P1^2; //模拟I2C时钟控制位 bit bdata I2C_Ack; //应答标志位 /************************************ I2C_Start ************************************ 函数名：void I2C_Start() 入口：出口：功能描述：启动I2C总线，即发送I2C初始条件调用函数：全局变量：创建者：陈曦日期：2005-6-15 修改者：日期： ************************************************************************* *********/

void I2C_Start() { SDA = 1; //发送起始条件的数据信号 _Nop(); SCL = 1; _Nop(); //起始条件建立时间大于4.7us,延时 _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SDA = 0; //发送起始信号 _Nop(); //起始条件建立时间大于4us,延时 _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL = 0; //钳住I2C总线准备发送或接收数据 _Nop(); _Nop(); } /************************************ I2C_Stop ************************************ 函数名：void I2C_Stop() 入口：出口：功能描述：结束I2C总线，即发送I2C结束条件调用函数：全局变量：创建者：陈曦日期：2005-6-15 修改者：日期： ************************************************************************* *********/

I2C协议

I2C总线串行接口应用设计 I2C是一种较为常用的串行接口标准，具有协议完善、支持芯片较多和占用I/O线少等优点。I2C总线是PHILIPS公司为有效实现电子器件之间的控制而开发的一种简单的双向两线总线。现在，I2C总线已经成为一个国际标准，在超过100种不同的IC集成电路上实现，得到超过50家公司的许可，应用涉及家电、通信、控制等众多领域，特别是在ARM嵌入式系统开发中得到广泛应用。 1 实例说明本实例介绍I2C总线接口在ARM中的应用，以及它在ARM平台中的I/O交互拓展能力。在ARM嵌入式系统开发中，系统和外围设备的信息交换能力非常重要。传统的方式多采用地址和数据总线来完成，但是由于嵌入式系统总线资源的限制，利用有限的I/O接口和足够的通信速度来扩展多功能的外围器件就显得十分必要。I2C总线正好可以满足这一嵌入式系统设计的需要。在嵌入式系统中应用I2C总线，可以在很大程度上简化系统结构，模块化系统电路，而I2C总线上各节点独立的电气特性也可以使整个系统具有最大的灵活性。 2 I2C设计原理 2.1 12G主从模式 I2C采用两根I/O线：一根时钟线(SCL串行时钟线)，一根数据线(SDA串行数据线)，实现全双工的同步数据通信。I2C总线通过SCL/SDA两根线使挂接到总线上的器件相互进行信息传递。 ARM通过寻址来识别总线上的存储器、LCD驱动器、I/O扩展芯片及其他I2 C总线器件，省去了每个器件的片选线，因而使整个系统的连接极其简洁。总线上的设备分为主设备(ARM处理器)和从设备两种，总线支持多主设备，是一个多主总线，即它可以由多个连接的器件控制。典型的系统构建如图15-1所示。每一次I2C总线传输都由主设备产生一个起始信号，采用同步串行传送数据，数据接收方每接收一个字节数据后都回应一个应答信号。一次I2C总线传输传送的字节数不受限制，主设备通过产生停止信号来终结总线传输。数据从最高位开始传送，数据在时钟信号高电平时有效。通信双方都可以通过拉低时钟线来暂停该次通信。 2.2 I2C工作原理

I2C总线协议及工作原理

I2C总线协议及工作原理一、概述 1、I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。 SCL：上升沿将数据输入到每个EEPROM器件中；下降沿驱动EEPROM器件输出数据。(边沿触发) SDA：双向数据线，为OD门，与其它任意数量的OD与OC门成"线与"关系。 I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平（SDL=1;SCL=1）。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。 2、主设备与从设备系统中的所有外围器件都具有一个7位的"从器件专用地址码"，其中高4位为器件类型，由生产厂家制定，低3位为器件引脚定义地址，由使用者定义。主控器件通过地址码建立多机通信的机制，因此I2C总线省去了外围器件的片选线，这样无论总线上挂接多少个器件，其系统仍然为简约的二线结构。终端挂载在总线上，有主端和从端之分，主端必须是带有CPU的逻辑模块，在同一总线上同一时刻使能有一个主端，可以有多个从端，从端的数量受地址空间和总线的最大电容400pF的限制。主端主要用来驱动SCL line；从设备对主设备产生响应；二者都可以传输数据，但是从设备不能发起传输，且传输是受到主设备控制的。二、协议 1.空闲状态 I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，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。起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。

51单片机i2c协议示例程序

#include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit sda=P3^5; sbit scl=P3^4; void start_bit(); void stop_bit(); void slave_ack(); void no_ack(); void write_byte(uchar dat); uchar read_byte(); void write_date(uchar addr,uchar date); uchar read_date(uchar addr); void delay(uint x); void main() { uchar num; write_date(0x01,0xaa); delay(2); num=read_date(0x01); P0=num; while(1); } void start_bit() //开始位 { scl=1; _nop_(); sda=1; _nop_(); sda=0; _nop_(); scl=0; } void stop_bit() //停止位

{ sda=0; _nop_(); scl=1; _nop_(); sda=1; } void slave_ack() //应答信号 { _nop_(); _nop_(); scl=0; _nop_();; sda=1; _nop_(); _nop_(); scl=1; _nop_(); _nop_(); while(sda); //P0=0xfe; scl=0; } void no_ack() //无应答 { sda=1; _nop_(); scl=1; _nop_(); scl=0; } void write_byte(uchar dat) //写一个字节{ uchar i; scl=0; for(i=0;i<8;i++) { if(dat&0x80) sda=1; else sda=0;