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接口,总线,驱动相关技术文章I2C总线的传输协议及工作原理
一、特点
I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。其主要特点可以概括如下:
(1)在硬件上,12C总线只需要一根数据线SDA和一根时钟线SCL两根线,SDA传输数据,每次传输8bit,即一字节,且先传输高bit,再传输低bit。SCL是时钟线,用于时钟同步。
(2)I2C总线是一个真正的多主机总线。如果两个或多个主机同时初始化数据传输,可以通过冲突检测和仲裁防止数据破坏,每个连接到总线上的器件都有的地址,任何器件既可以作为主机也可以作为从机,但任何时间点只能有一个主机。总线上每个设备都有自己的一个地址,通过地址方式寻址各个器件,共7个bit,理论上总线可挂载127个器件(全0为广播地址),但一个系统中可能有多个同种芯片,因此地址又分为固定部分和可编程部份,具体视芯片而定。
(3)连接到总线上的芯片数量除受7bit地址限制外,还受总线电容的限制。
(4)串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100Kbit/s,快速模式下可达400Kbit/s,高速模式下可达3.4Mbit/s。
二、工作原理
SDA和SCL都是双向I/O线,接口电路为开漏输出,使用时必须通过上拉电阻接到电源VCC.当总线空闲时,两根线都是高电平,连接总线的所有器件输出级都是开漏电路,从而在总线上消耗的电流很小。因此,总线上扩展的器件数量主要由电容负载来决定,因为每个器件的总线接口都有一定的等效电容.而线路中电容会影响总线传输速度。当电容过大时,有可能造成传输错误。由于其负载能力为400pF,因此可以估算出总线允许长度和所接器件数量。
总线上的器件由一个主器件和其他从器件组成。主器件用于启动总线传送数据,并产生时钟以开放传送的器件,此时任何被寻址的器件均被认为是从器件.在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的,而取决于此时数据传送方向。如果主器件要发送数据给从器件,则主器件首先寻址从器件,然后主动发送数据至从器件,由主器件终止数据传送;如果主器件要接收从器件的数据,首先由主器件寻址从器件.然后主器件接收从器件发送的数据,由主器件终止接收过程。在这种情况下,主器件负责产生定时时钟和终止数据传送。