s3c2440裸机-I2c编程-1.i2c协议

 1.硬件电路

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。如下图：

SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）都是双向I/O线，需通过上拉电阻接电源VCC．当总线空闲时．两根线都是高电平。

 

I2C 总线标准模式下速度可以达到 100Kb/S，快速模式下可以达到 400Kb/S。SDA 和 SCL 这两根线必须要接一个上拉电阻，一般是 4.7K。

2.i2c协议规则

传输过程如下：

 

主控发送start讯号(S)

主控发送从设备地址(slave dev addr)

主控发送方向（W/R）

从设备应答（ack）

主控（or从设备）发送数据(data)

从设备（or主控）应答(ack)

…

主控发送停止讯号（P）

下图是具体的s3c2440 一次i2c读写过程：

 

2.1 start & stop讯号

 

start信号：SCL是高电平，SDA被主控拉低

stop信号：SCL是高电平，SDA被主控拉高

 

 

 

2.2 ack讯号

 

第9个时钟周期，SDA被拉低表示ack讯号

2.3 DATA格式

 

用 9个clk传输8bit数据（7bit 从设备地址 + 1bit方向 ），MSB高位先出。第9个clk是ack讯号。

2.4 数据有效性

SDA 线上的数据必须在SCL高电平周期保持稳定，在 SCL 低电平时才能允许改变。

换言之，SCL为高电平时表示有效数据，SDA为高电平表示“1”，低电平表示“0”；SCL为低电平时表示无效数据，此时SDA会进行电平切换，为下次数据表示做准备。

 

2.5一次数据传输

2.6 一条SDA上实现双向传输的原理（开极电路）

 

条件：

1.主设备发送时，从设备不发送（通过SCL控制即可，比如让前8个clk主控发送数据到SDA,让第9个clk从设备发送数据到SDA）

2.主设备发送数据时，从设备的“发送引脚”不能影响SDA数据。反之，从设备发送数据时，主设备的"发送引脚"不能影响到SDA数据。那么如何做到？（SDA内部电路用三极管，开集电路）

从上图得出当A,B都为低电平时，三极管不导通，SDA的电平取决于外部电路，这里SDA有上拉电阻，所以对应高电平

当主控拉高A时，三极管导通，此时SDA接地，电平被拉低

同理，当从设备拉高B时，三极管导通，此时SDA接地，电平被拉低

那么电平真值表如下：

 

所以，实现双向传输时：

如果是master-> slave进行数据传输，那么让主控驱动三极管，拉低SDA。

如果是slave-> master进行数据传输，那么让从设备驱动三极管，拉低SDA。

否则，都不驱动三极管，SDA一直输出高电平，处于idle状态

 

从下面的例子可以看看数据是怎么传的（实现双向传输）。

举例：主设备发送（8bit）给从设备

⚫ 前 8 个 clk

◼ 从设备不要影响 SDA，从设备不驱动三极管

◼ 主设备决定数据，主设备要发送 1 时不驱动三极管，要发送 0 时驱动三极管

⚫ 第 9 个 clk，由从设备决定数据

◼ 主设备不驱动三极管

◼ 从设备决定数据，要发出回应信号的话，就驱动三极管让 SDA 变为 0

从这里也可以知道 ACK 信号是低电平从上面的例子，就可以知道怎样在一条线上实现双向传输，这就是 SDA 上要使用上拉电阻的原因。

 

为何 SCL 也要使用上拉电阻？在第 9 个时钟之后，如果有某一方需要更多的时间来处理数据，它可以一直驱动三极管把 SCL 拉低。

当 SCL 为低电平时候，大家都不应该使用 IIC 总线，只有当 SCL 从低电平变为高电平的时候，IIC 总线才能被使用。当它就绪后，就可以不再驱动三极管，这是上拉电阻把 SCL 变为高电平，其他设备就可以继续使用 I2C 总线了。

2.6 SCL被从设备拉低表示busy状态

 

在第9个clk 后i2c会产生中断，此时SCL被拉低，表示busy状态，表示谁都不允许再使用i2c, 然后等到中断处理结束了，也就是处于idle状态了，此时会释放出SCL，那么主控可以继续发送SCL讯号表示可以继续进行i2c通信了。