关于I2C总线的读写操作流程详解

电子设计 2020-11-29 33303

描述

本文主要介绍I2C总线的读写操作流程。

I2C总线的操作包括读和写，具体的操作流程如下：

1、主机发送数据(I2C写)流程
I2C主机给从机写数据的操作流程如下：
Master发起START；
Master发送I2C ADDR（7bit）和W操作0（1bit），等待ACK；
Slave发送ACK（ACK=0）；
Master发送reg addr（8bit），等待ACK（该地址为双方约定的需要写入数据的首地址，实际使用中随机写入时可以没有该地址数据）；
Slave发送ACK；
Master收到Slave的ACK信号后开始发送第一个字节的数据（8bit），等待ACK；
Slave收到数据后发送ACK；
Master收到ACK后再发送下一个数据；
当Master发送完最后一个字节数据并收到Slave的ACK后，发起STOP。

I2C总线

★主机通过发送地址码与对应的从机建立了通信关系，而挂接在总线上的其它从机虽然同时也收到了地址码，但因为与其自身的地址不相符合，因此提前退出与主机的通信；
★主机的一次发送通信，其发送的数据数量不受限制。主机是通过STOP信号通知发送的结束，从机收到STOP信号后退出本次通信；
★主机的每一次发送后都是通过从机的ACK信号了解从机的接收状况，如果应答错误则重发（一般重发次数可以设置，但次数太多会影响效率）；
★实际测试时，ACK信号会有一个毛刺，是因为数据和ACK是不同的角色发出的（当主机发送数据时，从机返回ACK；当从机发送数据时，主机返回ACK），这样ACK正好是方向切换的时候，毛刺的大小取决于主从之间的切换速度。

2、主机接收数据(I2C读)流程
I2C主机读取从机数据的操作流程如下：
Master发送START；
Master发送I2C ADDR（7bit）和R操作1（1bit），等待ACK；
Slave发送ACK；
Master发送reg addr（8bit），等待ACK；
Slave发送ACK；
Master发起START；
Master发送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK；
Slave发送ACK；
Slave发送ACK后，紧接着向Master发送数据；
Master收到数据后发送ACK；
Slave接收到ACK后再向Master发送下一个数据；
当Master完成接收数据后，向Slave发送一个非应答信号（NAK=1），从机收到非应答信号后停止发送数据；
Master发送非应答信号后，再发送一个STOP信号。

I2C总线

★主机所接收数据的数量是由主机自身决定，当发送“非应答信号/A”时从机便结束传送并释放总线（非应答信号的两个作用：前一个数据接收成功，从机不再发送数据）。当从机收到NAK信号后如果没有停止信号，则从机会重发上一字节数据。

3、读写指定地址的方式
I2C读写指定地址有以下几种方式：
在从器件地址后面直接跟需要读写的寄存器首地址，然后直接跟数据，最后通过停止信号结束此次读写。

主从器件约定读写指令，在从器件地址后面直接跟读写指令，然后再跟需要读写的寄存器首地址，然后直接跟数据。

在发送完从器件地址后直接跟需要读写的寄存器地址，然后再通过重复开始信号（后跟从机地址）进行读写操作（数据直接写入或者读取相应的寄存器）。

I2C总线

★所有读写操作，都不会限定数据的长度，读写数据的长度由主机决定。不需要读写数据了就发送STOP信号。

4、复合传输实现方式
在传输过程中改变方向，开始条件和从机地址都要重复，而读写bit要取反。如果主机发送一个重复的开始条件，那么它在这之前要发送一个NAK。

★复合模式可以在比如控制串行寄存器时用到。在第一个数据字节时一定要写寄存器内部的地址。开始条件和从地址重复后，数据就开始传输了。
★自动增加或减少之前访问的寄存器地址都由设备的设计者决定。
★兼容I2C总线的设备在接收到开始条件或重复开始条件时都一定要重启它们的总线逻辑，即使开始条件都不是正确的格式，它们都期望发送从机地址。
★开始条件后马上跟着一个终止条件是不合法的格式。

以上就是针对I2C总线的主机发送、主机接收、读写指定地址数据、符合传输方式的操作流程介绍。

编辑：hfy

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