I2C 总线传输协议详解
深入探讨 I2C 总线传输协议的细节，涵盖其工作原理、数据传输格式、时序要求以及常见应用场景。
1. I2C 总线概述
I2C (Inter-Integrated Circuit) 总线是一种同步、半双工、双线的串行通信协议，主要用于连接微控制器和外围设备。其特点包括：
- 两线制: 使用两条信号线 SDA (Serial Data) 和 SCL (Serial Clock) 进行数据传输。
- 同步通信: 数据传输同步于时钟信号 SCL。
- 半双工: 数据传输方向在通信过程中交替变化。
- 主从架构: 主设备发起通信并提供时钟信号，从设备响应主设备的请求。
2. 数据传输格式
I2C 数据传输以字节为单位，每个字节包含 8 位数据，并跟随一位 ACK (Acknowledge) 信号。
- 起始条件: SCL 为高电平时，SDA 由高电平转换为低电平。
- 停止条件: SCL 为高电平时，SDA 由低电平转换为高电平。
- 数据有效性: 数据在 SCL 的高电平期间保持稳定。
- 应答信号: 每个字节传输后，接收方发送 ACK 信号确认接收。
3. 时序要求
I2C 总线对时序有严格的要求，包括：
- 时钟频率: 标准模式下最高 100kHz，快速模式下最高 400kHz。
- 建立时间和保持时间: 数据信号 SDA 必须在 SCL 时钟边沿之前和之后保持稳定一段时间。
- 应答时间: 接收方必须在规定的时间内发送 ACK 信号。
4. 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: 读取温度传感器、加速度传感器等数据。
- EEPROM 存储: 存储系统配置信息、校准数据等。
- 实时时钟: 获取和设置系统时间。
5. 总结
I2C 总线传输协议是一种简单高效的通信方式，其易于实现和广泛的应用使其成为嵌入式系统中不可或缺的一部分。
文件大小：770.12KB
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