I2c串行总线组成及其工作原理

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    采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化，系统的体积减小，可靠性提高，同时系统更容易更改和扩充常用的串行扩展总线有：I2c总线，单总线，SPI总线，以及microwire、Plus等等

    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

    I2c总线通过上拉电阻接正电源。因此I2C总线的设备都要接上拉电阻,当总线闲置的时候，两根线均为高电平，连接到总线上的任何一个器件输出的低电平，都将使得总线得到信号变低，及各个器件的SDA和SCL都是线与的关系,每个接入到I2C总线都有唯一的地址，主机与其他器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其他器件，这时主机即是发送器，由总线上接收数据的器件称为是接收器。在多主机系统中，可能同时由几个主机企图启动总线传送数据，为了避免混乱，I2C总线要通过总线仲裁，已决定由哪台主机控制总线

 

数据位的有效性

    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，只有时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平和低电平状态才允许变化


 起始信号和终止信号

    SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号，SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平变化表示终止信号


数据传送的格式

（1）字节传送与应答

    每一个字节必须保证是8位长度，数据传送时，先传送的是最高MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位，即（一帧共有9位），应答信号由从机发送给主机    每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束，但是若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一个从机进行寻址

 

    在总线的一个数据传上过程中，可以有一下几种传送方式的组合方式a，主机向从机发送数据，数据传送的方向在整个传送过程中不变

 A表示应答，A非表示非应答，s表示其实信号，p表示终止信号

 

    主机发送地址时，总线上的每一个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己正在被主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器或接收器从机地址由固定部分和可编程部分组成，可编程的部分决定了可接入总线该器件的最大数目。

由操作时序可知要进行必要的延时起始操作示例代码：

void T2CStart(void){    SDA = 1;    SomeNop();//大于微秒级别    SCL = 1;    SomeNop();    SDA = 0;    SomeNop();}


终止指令：

void I2CStop(void){    SDA = 0;//data由0变到1为终止指令    SomeNop();    SCL = 1;    SomeNop();    SDA = 1;    SomeNop();}

I2C总线扩展 


串行E2PROM的扩展

（2）写入过程：AT24CEEPROM的固定地址为1010，A2,A1A0引脚接入高低电平可以得到确定的3位编码，形成的7位编码即为该器件的地址码单片机进行写操作的时候，首先发送该器件的7位地址吗和写方向的方向码0，发送完以后释放SDA线并在SCL线上产生第九个时钟信号，被选中的存储器再确认自己的地址后，在SDA上产生一个应答信号作为响应，单片机接收到信号就可以传送数据了

 

    传送数据时，单片机首先发送一个字节的被写入器件的存储区的首地址，收到存储器器件的应答后，单片机就逐个发送各个数据的字节，但是每次发送一个字节后都要等待应答收到每个字节的地址后，芯片上的地址会自动加一写入n个字节的数据格式

 


读出过程

    单片机首先发送该器件的7位地址码和写方向位0（伪写），发送完后释放SDA线并在SCL线上产生9个时钟信号，被选中的存储器器件在确认自己的地址之后，在SDA上产生一个应答信号作为回应然后在发送一个字节的要读出存储去的首地址，收到应答，单片机要重复一次起始信号并发出器件地址的读方向位（1），收到器件应答就可以读出字节，每次读出一个字节，单片机都要回复一个应答信号，但最后读出一个字节，单片机应返回非应答信号（高电平）并发出终止信号以结束读出操作

 

示例代码：

#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()//微妙级别的延时函数{;;}
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()//应答信号{    uchar i;    scl = 1;    delay();    while((sda ==1)&&(i<250))//等到第九个时钟周期的时候，还没有变为0，                            //那么scl将自动的变为0,表示收到信号    {        i++;            }    scl = 0;}
void init(){    sda = 1;    scl = 1;//把线全部释放 }
void write_byte(uchar date){        uchar i,temp;        temp = date;        scl = 0;        delay();        for(i = 0;i<8;i++)//写8次        {                    temp = temp<<1;//表示将temp左移1位，将最高位移入psw寄存器中的cy位，                            //然后将最高位赋值给sda，送走数据            scl = 1;//数据稳定了            delay();            sda = CY;            delay();
            scl = 0;//读走数据            delay();            }
        sda = 1;//注意养成释放总线的习惯        delay();}
uchar  read_byte(){        uchar i,j,k;        scl = 0;        delay();        sda = 1;//释放数据总线        delay();        for(i=0;i<8;i++)        {            scl = 1;            delay();                        j = sda ;//读取数据
            k =(k<<1)|j;            scl = 0;            delay();            }            return k;        }

uchar read_add(uchar address){        uchar date;        start();        write_byte(0xa0);//表示写入器件的地址        respons();        write_byte(address);        respons();        start();        write_byte(0xa1);        respons();        date=read_byte();        stop();        return date;}
void write_add(uchar address,uchar date){        init();//初始化信号总线和地址总线        start();//启动信号        write_byte(0xa0);//表示写入器件的地址        respons();        write_byte(address);//表示往这个器件内部的第三个地址处写入地址        respons();        write_byte(date);//表示器件内部的数据        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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