I2C 总线协议详解

档提供一份完整、准确的 I2C 总线协议中文说明，为开发者实现 I2C 驱动程序提供参考。

1. 总线概述

I2C (Inter-Integrated Circuit) 总线由 Philips 公司开发，是一种两线制串行通信协议，用于连接微控制器和外围设备。其特点包括：

• 简单性: 仅需两根线 (SDA 和 SCL) 进行数据传输。
• 灵活度: 支持多主多从架构，允许多个设备连接到同一总线。
• 低成本: 硬件实现简单，无需额外的收发器。

2. 信号定义

• SDA (Serial Data Line): 串行数据线，用于传输数据。
• SCL (Serial Clock Line): 串行时钟线，由主设备控制，用于同步数据传输。

3. 数据传输

I2C 总线采用字节为单位的数据传输，每个字节后跟随一位 ACK (Acknowledge) 或 NACK (Not Acknowledge) 信号。

数据有效性: SCL 为高电平时，SDA 上的数据必须保持稳定；SCL 为低电平时，SDA 上的数据才能发生改变。

起始和停止条件:

• 起始条件: SCL 为高电平时，SDA 由高电平变为低电平。
• 停止条件: SCL 为高电平时，SDA 由低电平变为高电平。

4. 寻址模式

I2C 总线采用 7 位或 10 位地址寻址模式。

• 7 位地址模式: 第一个字节的前 7 位为设备地址，最后一位为读写标志 (0 为写，1 为读)。
• 10 位地址模式: 前两个字节用于传输 10 位设备地址。

5. 数据帧格式

每个 I2C 数据帧包含以下部分:

• 起始条件
• 设备地址 (7 位或 10 位)
• 读写标志 (R/W)
• 应答位 (ACK/NACK)
• 数据字节 (0 个或多个)
• 应答位 (ACK/NACK)
• 停止条件

6. 时序图

(此处应插入 I2C 时序图，包括起始条件、停止条件、数据传输、应答位等)

7. 应用场景

I2C 总线广泛应用于各种嵌入式系统中，例如：

• 传感器数据采集 (温度、湿度、压力等)
• EEPROM 和 FRAM 存储芯片读写
• 实时时钟 (RTC) 控制
• LED 和 LCD 显示屏驱动

总结

档详细介绍了 I2C 总线协议的关键要素，包括信号定义、数据传输、寻址模式、数据帧格式、时序图和应用场景。希望这份资料能够帮助开发者更好地理解和应用 I2C 总线。