STM32_I2C

   I2C协议层

       I2C 的协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。
       1. I2C 基本读写过程

      这些图表示的是主机和从机通讯时， SDA 线的数据包序列。S表示由主机的 I2C 接口产生的传输起始信号(S)，这时连接到I2C 总线上的所有从机都会接收到这个信号。
     起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来广播的从机地址信号(SLAVE_ADDRESS)。在I2C 总线上，每个设备的地址都是唯一的， 当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据I2C 协议，这个从机地址可以是 7 位或 10位。
    在地址位之后，是传输方向的选择位，该位为0 时，表示后面的数据传输方向是由主机传输至从机，即主机向从机写数据。该位为1 时，则相反，即主机由从机读数据。
    从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。
    若配置的方向传输位为“ 写数据”方向， 即第一幅图的情况， 广播完地址，接收到应答信号后，主机开始正式向从机传输数据(DATA)，数据包的大小为8 位，主机每发送完一个字节数据，都要等待从机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以向从机传输N 个数据，这个 N没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信(P)，表示不再传输数据。
    若配置的方向传输位为“ 读数据”方向， 即第二幅图的情况，广播完地址，接收到应答信号后， 从机开始向主机返回数据(DATA)，数据包大小也为8 位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以返回N 个数据，这个 N也没有大小限制。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NACK)，则从机自动停止数据传输。

   除了基本的读写， I2C通讯更常用的是复合格式，即第三幅图的情况，该传输过程有两次起始信号(S)。一般在第一次传输中，主机通过SLAVE_ADDRESS 寻找到从设备后，发送一段“数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址(注意区分它与SLAVE_ADDRESS 的区别)；在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。

  2.通讯的起始和停止信号

         当 SCL线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。
      当 SCL 是高电平时SDA线由低电平向高电平切换，表示通讯的停止。
      起始和停止信号一般由主机产生。

 

   3.数据有效性

      I2C 使用 SDA 信号线来传输数据，使用SCL 信号线进行数据同步。SDA数据线在SCL 的每个时钟周期传输一位数据。传输时，SCL 为高电平的时候SDA 表示的数据有效，即此时的SDA 为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当SCL为低电平时，SDA 的数据无效，一般在这个时候SDA 进行电平切换，为下一次表示数做好准备。

   4. 地址及数据方向

         I2C 总线上的每个设备都有自己的独立地址，主机发起通讯时，通过SDA 信号线发送设备地址(SLAVE_ADDRESS)来查找从机。I2C 协议规定设备地址可以是 7 位或 10位，实际中 7位的地址应用比较广泛。紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向，它是数据方向位(R/W——)，第8 位或第 11位。数据方向位为“ 1”时表示主机由从机读数据，该位为“0”时表示主机向从机写数据。

  

  

   5.响应

       I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答(ACK)”和“非应答(NACK)”两种信号。作为数据接收端时，当设备(无论主从机)接收到I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答(ACK)”信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答(NACK)” 信号，发送方接
收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。