i2c协议

 一、关于I2C

I2C为( Inter-IC bus)是用于主从设备通信的协议，具有如下特点：

由两条双向物理连线构成CLK与SDA，可简化布线要求。

具有广泛的支持，常用于传感器控制、数据传输等低数据流要求场合。

通过仲裁可以拥有多个主设备，主设备具备分时操作所有从设备的能力，但在同一时间只有一对设备处于工作状态。
每一个I2C设备都有独立的I2C地址。
丛设备可以为只读设备，也可以为可读写设备。

二、SCL与SDA内部电路

         输出采用开漏或集电极开路结构因此需要外接上拉电阻。通过(RECEIVE INFO FROM THE BUS)读入电路可知，所有设备一直在监听总线状态，以确定总线当前是空闲还是忙碌。当数据传输空闲，SCL与SDA均回到高电平状态。

三、I2C协议

 1. I2C协议时序图

下面为典型的I2C开始停止时序图

2.开启与停止条件

       每一次的传输都以一个START(S)状态开始，通过发送STOP(P)状态告知传输终止。传输开始总线进入忙碌状态，传输结束标志总线重新回到空闲状态。在总线空闲阶段，传输端(Maser)将数据线(SDA)拉低，告知所有I2C设备传输开始。而设备在时钟(SCL)的高电平释放对数据(SDA)的控制，则表示本次传输的终止，设备重新回到空闲状态。

I2C的数据线状态转换都应在时钟(SCL)的低电平操作，在时钟的高电平，数据线应保持稳定的高或低电平状态。

3. 数据格式

       8bit为单次传输基本单位（高位在前低位在后），第9clk周期为应答周期，由从设备将SDA线拉低，单次传输数据字节长度不限。如果从设备无法立即应答，则可通过拉低SCL数据线，让数据发送端进入等待状态。从设备通过释放SCL继续数据传输。

4.传输应答机制

      每字节数据传输都需要产生对应应答信号，表示数据被从设备接收。时钟始终由主设备产生，用于数据同步。在第9时钟周期SDA控制由主设备转换为从设备，并拉低SDA产生应答信号，主设备开始下一字节传输或停止。如果在第9时钟周期SDA一直为高电平，则表示无应答信号产生。主设备可选择继续尝试下一次传输或发送停止信号。

5. I2C读写地址

       START信号后紧跟I2C从设备地址，采用7+1数据格式，7为有效I2C地址，1为数据传输方向（低为写、高为读）。然后数据传输为MSB 在前，这也是为什么驱动I2C地址的写法为：ADDR <<1 | FLAG_WR。

6. 单次读写

假设I2C设备地址为：3CH   

        单字节读的时序为： 先78H 再寄存器地址 再79H  从设备应答并返回单字节数据 应答周期无操作 主设发送停止位。

        单字节写的时序为：先78H 再寄存器地址 待写入数据字节  从设备应答 主设发送停止位。

7. 连续读写

同样假设I2C设备地址为：3CH   

        多字节读的时序为：先78H 再寄存器地址 再79H  从设备应答，单字节数据返回， 主设备应答， 从设备返回Addr+1位置数据，如果主设备继续产生应答则继续返回下一地址数据，直到达到主设备期望的读取数据长度。主设备停止应答，并产生停止信号，数据传输完成。

        多字节写的时序为：先78H 再寄存器地址 （再78H  应答）待写入数据字节  从设备应答 待写入数据字节  从设备继续应答，当主设备完成全部数据写入后，发送停止位，标志连续写入完成。

四、总结

       注意数据方向，单次读产生了2个start位。无论读还是写第一次通信读写位均为写（0），相当于向所有设备写I2C地址。

       连续读写是不同的，写少发送一次设备请求操作，因为当前默认为写模式，固不需要切换。读为先发送访问寄存器地址，然后发送读取命令。然后通过应答位进行连续读写操作，读的时候ACK由主设备产生，表示收到了数据，写的时候ACK由从设备产生表示写成功了。

       为什么最开始的时候是写模式？因为访问发起端无论是需要读还是写 都需要向接收端指定操作设备，即理解为发起端“写”操作地址到接收端。当我们需要完成读操作时就需要将设备切换回读取模式，因此多了一次模式切换操作。 在模式切换命令前为什么需要一个开始位呢？？ 没有进入空闲模式的Start即表示读取的开始。否者就会进入写模式，地址被写入了先前写入的地址。还会有数据回来吗？