I2C和SPI總線綜述

1、1I2C串行總線的組成及工作原理串行總線的組成及工作原理西安交通大學(xué)西安交通大學(xué) 陶唐飛陶唐飛2I2C串行總線概述串行總線概述 I2C總線，是總線，是INTER-IC串行總線的縮寫。串行總線的縮寫。INTER-IC意意思是用于相互作用的集成電路，這種集成電路主要由思是用于相互作用的集成電路，這種集成電路主要由雙向串雙向串行時(shí)鐘線行時(shí)鐘線SCL和和雙向串行數(shù)據(jù)線雙向串行數(shù)據(jù)線SDA兩條線路組成。兩條線路組成。 I2C總線是總線是PHLIPS公司推出的一種公司推出的一種串行總線串行總線，是具備多，是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決總線裁決和和高低速器件同步功能高低速器件同步功能的

2、高性的高性能串行總線。能串行總線。 I2C總線只有總線只有兩根雙向信號(hào)線兩根雙向信號(hào)線。一根是。一根是數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線SDA，另一根，另一根是是時(shí)鐘線時(shí)鐘線SCL。3 I2C總線通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線總線空閑時(shí)，兩根線均為高電平均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號(hào)變低，即各器件的線的信號(hào)變低，即各器件的SDA及及SCL都是都是線線“與與”關(guān)系。關(guān)系。I2C串行總線概述串行總線概述4 每個(gè)接到每個(gè)接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機(jī)與其總線上的器件都有唯一的地址。主機(jī)與其它器件

3、間的數(shù)據(jù)傳送可以是它器件間的數(shù)據(jù)傳送可以是由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件，這，這時(shí)時(shí)主機(jī)主機(jī)即為即為發(fā)送器發(fā)送器。由總線上。由總線上接收數(shù)據(jù)的器件接收數(shù)據(jù)的器件則為則為接收器接收器。 在多主機(jī)系統(tǒng)中，可能同時(shí)有幾個(gè)主機(jī)企圖啟動(dòng)總線傳在多主機(jī)系統(tǒng)中，可能同時(shí)有幾個(gè)主機(jī)企圖啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)。為了避免混亂，送數(shù)據(jù)。為了避免混亂， I2C總線要通過總線要通過總線仲裁總線仲裁，以決定，以決定由哪一臺(tái)主機(jī)控制總線。由哪一臺(tái)主機(jī)控制總線。 在在80C51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的串行總線擴(kuò)展中，我們經(jīng)常單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的串行總線擴(kuò)展中，我們經(jīng)常遇到的是以遇到的是以80C51單片機(jī)為主機(jī)，其它接口器件為

4、從機(jī)的單單片機(jī)為主機(jī)，其它接口器件為從機(jī)的單主機(jī)情況。主機(jī)情況。 I2C串行總線概述串行總線概述主機(jī)主機(jī)：初始化發(fā)送、產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和終止發(fā)送的器件，它可：初始化發(fā)送、產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和終止發(fā)送的器件，它可以是以是發(fā)送器或接收器發(fā)送器或接收器。主機(jī)通常是微處理器。主機(jī)通常是微處理器。從機(jī)從機(jī)：被主機(jī)尋址的器件，它可以是：被主機(jī)尋址的器件，它可以是發(fā)送器或接收器發(fā)送器或接收器， 5一、數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定一、數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定 I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時(shí)鐘線上的信號(hào)為低只有在時(shí)鐘

5、線上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送6二、起始和終止信號(hào)二、起始和終止信號(hào) SCL線為高電平期間，線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變線由高電平向低電平的變化表示起始信號(hào)化表示起始信號(hào)；SCL線為高電平期間，線為高電平期間，SDA線由低電平線由低電平向高電平的變化表示終止信號(hào)向高電平的變化表示終止信號(hào)。 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送 I2C總線中唯一違反上述數(shù)據(jù)有效性的是被定義為總線中唯一違反上述數(shù)據(jù)有效性的是被定義為起始起始（S）和停止（）和停止（P）條件。條件。 7起

6、始和終止信號(hào)都是由主機(jī)發(fā)出的。起始和終止信號(hào)都是由主機(jī)發(fā)出的。在起始信號(hào)產(chǎn)生后，總線就處于被占用的狀態(tài)在起始信號(hào)產(chǎn)生后，總線就處于被占用的狀態(tài)；在終止信號(hào)產(chǎn)生后，總線就處于空閑狀態(tài)。在終止信號(hào)產(chǎn)生后，總線就處于空閑狀態(tài)。連接到連接到I2C總線上的器件總線上的器件若具有若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測(cè)到起始和終止總線的硬件接口，則很容易檢測(cè)到起始和終止信號(hào)。信號(hào)。 對(duì)于不具備對(duì)于不具備I2C總線硬件接口的有些單片機(jī)來說，為了檢總線硬件接口的有些單片機(jī)來說，為了檢測(cè)起始和終止信號(hào)，必須測(cè)起始和終止信號(hào)，必須保證在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)保證在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)線線SDA采樣兩次采樣兩次。 I

7、2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送8 接收器件收到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)字節(jié)后，有可能需要完接收器件收到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)字節(jié)后，有可能需要完成一些其它工作，如處理內(nèi)部中斷服務(wù)等，可能無法立刻成一些其它工作，如處理內(nèi)部中斷服務(wù)等，可能無法立刻接收下一個(gè)字節(jié)，這時(shí)接收下一個(gè)字節(jié)，這時(shí)接收器件接收器件可以可以將將SCL線拉成低電平線拉成低電平，從而使主機(jī)處于，從而使主機(jī)處于等待狀態(tài)等待狀態(tài)。直到接收器件準(zhǔn)備好接收下。直到接收器件準(zhǔn)備好接收下一個(gè)字節(jié)時(shí)，再一個(gè)字節(jié)時(shí)，再釋放釋放SCL線使之為高電平，從而使數(shù)據(jù)傳線使之為高電平，從而使數(shù)據(jù)傳送可以繼續(xù)進(jìn)行送可以繼續(xù)進(jìn)行。 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送9三、數(shù)據(jù)

8、傳送格式三、數(shù)據(jù)傳送格式（1）字節(jié)傳送與應(yīng)答）字節(jié)傳送與應(yīng)答每一個(gè)字節(jié)必須保證是每一個(gè)字節(jié)必須保證是8位位長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高位先傳送最高位（MSB），每一個(gè)被傳送的），每一個(gè)被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位一位應(yīng)答位（即（即一幀共有一幀共有9位位）。）。 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送10由于某種原因從機(jī)由于某種原因從機(jī)不不對(duì)主機(jī)尋址信號(hào)對(duì)主機(jī)尋址信號(hào)應(yīng)答應(yīng)答時(shí)（如從機(jī)正在時(shí)（如從機(jī)正在進(jìn)行實(shí)時(shí)性的處理工作而無法接收總線上的數(shù)據(jù)），它進(jìn)行實(shí)時(shí)性的處理工作而無法接收總線上的數(shù)據(jù)），它必必須將數(shù)據(jù)線置于高電平須將數(shù)據(jù)線置于高電平，而由，而由主機(jī)

9、產(chǎn)生一個(gè)終止信號(hào)以結(jié)主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)終止信號(hào)以結(jié)束總線的數(shù)據(jù)傳送束總線的數(shù)據(jù)傳送。如果從機(jī)對(duì)主機(jī)進(jìn)行了如果從機(jī)對(duì)主機(jī)進(jìn)行了應(yīng)答應(yīng)答，但，但在數(shù)據(jù)傳送一段時(shí)間后無在數(shù)據(jù)傳送一段時(shí)間后無法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)可以通過對(duì)無法接收的第時(shí)，從機(jī)可以通過對(duì)無法接收的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的“非應(yīng)答非應(yīng)答”通知主機(jī)，通知主機(jī)，主機(jī)則應(yīng)發(fā)出終止主機(jī)則應(yīng)發(fā)出終止信號(hào)以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送信號(hào)以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送。當(dāng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)，它收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，必須向當(dāng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)，它收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，必須向從機(jī)發(fā)出一個(gè)結(jié)束傳送的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)是由對(duì)從機(jī)的從機(jī)發(fā)出一個(gè)結(jié)束傳送的信號(hào)。

10、這個(gè)信號(hào)是由對(duì)從機(jī)的“非應(yīng)答非應(yīng)答”來實(shí)現(xiàn)的。然后，從機(jī)釋放來實(shí)現(xiàn)的。然后，從機(jī)釋放SDA線，以允許主機(jī)線，以允許主機(jī)產(chǎn)生終止信號(hào)。產(chǎn)生終止信號(hào)。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送11（2）數(shù)據(jù)幀格式）數(shù)據(jù)幀格式 I2C總線上傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)是廣義的，既包括總線上傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)是廣義的，既包括地址信號(hào)地址信號(hào)，又包括真正的又包括真正的數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)。每次數(shù)據(jù)傳送每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束。但是，若。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則則可以不產(chǎn)生可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，終止信號(hào)，馬上馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另

11、一從機(jī)進(jìn)行尋址再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一從機(jī)進(jìn)行尋址。 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的地址地址（7位位）;第第8位位是數(shù)據(jù)的是數(shù)據(jù)的傳送方向位傳送方向位（R/W）:用用“0”表示表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（T），），用用“1”表示表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R）。）。12A、主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向傳送方向在整個(gè)傳送過程在整個(gè)傳送過程中中不變不變。有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送，無陰影部分則表示有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送，無陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)傳送。數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)傳送。A表示

12、應(yīng)答，表示應(yīng)答，/A表示非應(yīng)答表示非應(yīng)答（高電平）。（高電平）。S表示起始信號(hào)，表示起始信號(hào)，P表示終止信號(hào)。表示終止信號(hào)。 在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過程中，可以有以下幾種組合方式在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過程中，可以有以下幾種組合方式：I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送13B、主機(jī)、主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)在第一個(gè)字節(jié)(尋址字節(jié)尋址字節(jié))后后，立即立即由從機(jī)讀數(shù)據(jù)。由從機(jī)讀數(shù)據(jù)。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送 在從機(jī)產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)，在從機(jī)產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)，主機(jī)從發(fā)送變成接收，從機(jī)從接收主機(jī)從發(fā)送變成接收，從機(jī)從接收變成發(fā)送變成發(fā)送。之后，。之后，數(shù)據(jù)由從機(jī)發(fā)送，主機(jī)接收，每個(gè)應(yīng)答由數(shù)據(jù)由從機(jī)發(fā)送，主機(jī)接收，每個(gè)應(yīng)答

13、由主機(jī)產(chǎn)生主機(jī)產(chǎn)生，時(shí)鐘信號(hào)仍由主機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)仍由主機(jī)產(chǎn)生。若主機(jī)要終止本次傳輸，。若主機(jī)要終止本次傳輸，則發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)則發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)(A)，接著主機(jī)產(chǎn)生停止條件。，接著主機(jī)產(chǎn)生停止條件。 C、在傳送過程中，當(dāng)需要、在傳送過程中，當(dāng)需要改變傳送方向改變傳送方向時(shí)時(shí)，起始信號(hào)，起始信號(hào)和和從從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但但兩次讀兩次讀/寫方向位正好反相。寫方向位正好反相。14四、總線的尋址四、總線的尋址 I2C總線協(xié)議有明確的規(guī)定：采用總線協(xié)議有明確的規(guī)定：采用7位的尋址字節(jié)位的尋址字節(jié)（尋址字（尋址字節(jié)是起始信號(hào)后的第一個(gè)字節(jié)）。節(jié)是起始信號(hào)后的第一個(gè)字節(jié)）

14、。 （1）尋址字節(jié)的位定義）尋址字節(jié)的位定義 D7D1位組成從機(jī)的地址。位組成從機(jī)的地址。D0位是數(shù)據(jù)位是數(shù)據(jù)傳送方向位傳送方向位，為為“0”時(shí)表示時(shí)表示主機(jī)向從機(jī)寫數(shù)據(jù)主機(jī)向從機(jī)寫數(shù)據(jù)，為，為“1”時(shí)表示時(shí)表示主機(jī)由從機(jī)主機(jī)由從機(jī)讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送15主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)從機(jī)從機(jī)都都將這將這7位地址碼與位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機(jī)，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機(jī)尋址，根據(jù)尋址，根據(jù)R/W位將自己確定為發(fā)送器或接收器位將自己確定為發(fā)送器或接收器。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送 如

15、一個(gè)從機(jī)的如一個(gè)從機(jī)的7位尋址位有位尋址位有4位是固定位，位是固定位，3位是可編程位是可編程位，這時(shí)僅能尋址位，這時(shí)僅能尋址8個(gè)同樣的器件，即可以有個(gè)同樣的器件，即可以有8個(gè)同樣的器個(gè)同樣的器件接入到該件接入到該I2C總線系統(tǒng)中?？偩€系統(tǒng)中。 從機(jī)的地址由從機(jī)的地址由固定部分固定部分和和可編程部分可編程部分組成。在一個(gè)系統(tǒng)組成。在一個(gè)系統(tǒng)中可能希望接入多個(gè)相同的從機(jī)，中可能希望接入多個(gè)相同的從機(jī)，從機(jī)地址中可編程部分從機(jī)地址中可編程部分決定了可接入總線該類器件的最大數(shù)目決定了可接入總線該類器件的最大數(shù)目。16（2）尋址字節(jié)中的特殊地址）尋址字節(jié)中的特殊地址 固定地址編號(hào)固定地址編號(hào)0000和和

16、1111已被保留作為特殊用途。已被保留作為特殊用途。 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送17 起始信號(hào)后的第一字節(jié)的起始信號(hào)后的第一字節(jié)的8位為位為“0000 0000”時(shí)，稱為時(shí)，稱為通用呼叫地址通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字節(jié)中加以說。通用呼叫地址的用意在第二字節(jié)中加以說明。格式為：明。格式為： 第二字節(jié)為第二字節(jié)為 06H時(shí)，所有能響應(yīng)通用呼叫地址的從機(jī)器件時(shí)，所有能響應(yīng)通用呼叫地址的從機(jī)器件復(fù)位，并由硬件裝入從機(jī)地址的可編程部分。能響應(yīng)命令復(fù)位，并由硬件裝入從機(jī)地址的可編程部分。能響應(yīng)命令的從機(jī)器件復(fù)位時(shí)不拉低的從機(jī)器件復(fù)位時(shí)不拉低SDA和和SCL線，以免堵塞總線。線，以免堵

17、塞總線。第二字節(jié)為第二字節(jié)為 04H時(shí)，所有能響應(yīng)通用呼叫地址并通過硬件時(shí)，所有能響應(yīng)通用呼叫地址并通過硬件來定義其可編程地址的從機(jī)器件將鎖定地址中的可編程位來定義其可編程地址的從機(jī)器件將鎖定地址中的可編程位，但不進(jìn)行復(fù)位。，但不進(jìn)行復(fù)位。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送18如果第二字節(jié)的方向位為如果第二字節(jié)的方向位為“1”，則這兩個(gè)字節(jié)命令稱為硬，則這兩個(gè)字節(jié)命令稱為硬件件通用呼叫命令通用呼叫命令。在這第二字節(jié)的在這第二字節(jié)的高高7位說明自己的地址位說明自己的地址。接在總線上的智。接在總線上的智能器件，如單片機(jī)或其他微處理器能識(shí)別這個(gè)地址，并與能器件，如單片機(jī)或其他微處理器能識(shí)別這個(gè)地址，

18、并與之傳送數(shù)據(jù)。硬件主器件作為從機(jī)使用時(shí)，也用這個(gè)地址之傳送數(shù)據(jù)。硬件主器件作為從機(jī)使用時(shí)，也用這個(gè)地址作為從機(jī)地址。格式為：作為從機(jī)地址。格式為： 在系統(tǒng)中另一種選擇可能是系統(tǒng)復(fù)位時(shí)在系統(tǒng)中另一種選擇可能是系統(tǒng)復(fù)位時(shí)硬件主機(jī)器件工作硬件主機(jī)器件工作在從機(jī)接收器方式在從機(jī)接收器方式，這時(shí)由系統(tǒng)中的主機(jī)先告訴硬件主機(jī)，這時(shí)由系統(tǒng)中的主機(jī)先告訴硬件主機(jī)器件數(shù)據(jù)應(yīng)送往的從機(jī)器件地址，當(dāng)硬件主機(jī)器件要發(fā)送器件數(shù)據(jù)應(yīng)送往的從機(jī)器件地址，當(dāng)硬件主機(jī)器件要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)就可以直接向指定從機(jī)器件發(fā)送數(shù)據(jù)了。數(shù)據(jù)時(shí)就可以直接向指定從機(jī)器件發(fā)送數(shù)據(jù)了。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送19（3）起始字節(jié)）起始字節(jié) 不

19、具備不具備I2C總線接口的單片機(jī)，則必須總線接口的單片機(jī)，則必須通過軟件不斷地檢通過軟件不斷地檢測(cè)總線測(cè)總線，以便及時(shí)地響應(yīng)總線的請(qǐng)求。單片機(jī)的速度與硬，以便及時(shí)地響應(yīng)總線的請(qǐng)求。單片機(jī)的速度與硬件接口器件的速度就出現(xiàn)了較大的差別，為此，件接口器件的速度就出現(xiàn)了較大的差別，為此，I2C總線總線上的數(shù)據(jù)傳送要由一個(gè)較長(zhǎng)的起始過程加以引導(dǎo)上的數(shù)據(jù)傳送要由一個(gè)較長(zhǎng)的起始過程加以引導(dǎo)。 起始字節(jié)是提供給起始字節(jié)是提供給沒有沒有I2C總線接口總線接口的單片機(jī)的單片機(jī)查詢查詢I2C總線總線時(shí)使用的特殊字節(jié)時(shí)使用的特殊字節(jié)。 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送20 引導(dǎo)過程由引導(dǎo)過程由起始信號(hào)、起始字節(jié)、應(yīng)

20、答位、重復(fù)起起始信號(hào)、起始字節(jié)、應(yīng)答位、重復(fù)起始信號(hào)始信號(hào)（Sr）組成。）組成。請(qǐng)求訪問總線的主機(jī)發(fā)出起始信號(hào)后，發(fā)送起始字節(jié)（請(qǐng)求訪問總線的主機(jī)發(fā)出起始信號(hào)后，發(fā)送起始字節(jié)（0000 0001），另一個(gè)單片機(jī)可以用一個(gè)比較低的速率采），另一個(gè)單片機(jī)可以用一個(gè)比較低的速率采樣樣SDA線，直到檢測(cè)到起始字節(jié)中的線，直到檢測(cè)到起始字節(jié)中的7個(gè)個(gè)“0”中的一個(gè)中的一個(gè)為止。在檢測(cè)到為止。在檢測(cè)到SDA線上的高電平后，單片機(jī)就可以用線上的高電平后，單片機(jī)就可以用較高的采樣速率，以便尋找作為同步信號(hào)使用的第二個(gè)較高的采樣速率，以便尋找作為同步信號(hào)使用的第二個(gè)起始信號(hào)起始信號(hào)Sr。在起始信號(hào)后的應(yīng)答時(shí)鐘脈

21、沖僅僅是為了和總線所使用在起始信號(hào)后的應(yīng)答時(shí)鐘脈沖僅僅是為了和總線所使用的格式一致，并不要求器件在這個(gè)脈沖期間作應(yīng)答。的格式一致，并不要求器件在這個(gè)脈沖期間作應(yīng)答。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送總線的數(shù)據(jù)傳送21I2C總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生 在多主的通信系統(tǒng)中?？偩€上有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，它們都有自在多主的通信系統(tǒng)中?？偩€上有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，它們都有自己的尋址地址，可以己的尋址地址，可以作為從節(jié)點(diǎn)被別的節(jié)點(diǎn)訪問作為從節(jié)點(diǎn)被別的節(jié)點(diǎn)訪問，同時(shí)它，同時(shí)它們都可以們都可以作為主節(jié)點(diǎn)向其它的節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制字節(jié)和傳送數(shù)作為主節(jié)點(diǎn)向其它的節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制字節(jié)和傳送數(shù)據(jù)據(jù)。但是如果。但是如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)都向總線上發(fā)

22、送啟有兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)都向總線上發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)并開始傳送數(shù)據(jù)動(dòng)信號(hào)并開始傳送數(shù)據(jù)，這樣就形成了，這樣就形成了沖突沖突。要解決這種。要解決這種沖突，就要進(jìn)行仲裁的判決，這就是沖突，就要進(jìn)行仲裁的判決，這就是I2C總線上的仲裁?？偩€上的仲裁。 I2C總線上的仲裁分兩部分：總線上的仲裁分兩部分：SCL線的同步線的同步和和SDA線的仲裁線的仲裁。 22I2C總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生 SCL線的同步線的同步（時(shí)鐘同步）（時(shí)鐘同步） SCL同步是由于總線具有同步是由于總線具有線線“與與”的邏輯功能，即的邏輯功能，即只要只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送低電平時(shí)，總線上就表現(xiàn)為低電平有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送低電平時(shí)，總

23、線上就表現(xiàn)為低電平。由于線由于線“與與”邏輯功能的原理，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，邏輯功能的原理，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，在總線上表現(xiàn)的是統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)。這就是在總線上表現(xiàn)的是統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)。這就是SCL的同步原理。的同步原理。 當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)都發(fā)當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)都發(fā)送高電平時(shí)，總線才能送高電平時(shí)，總線才能表現(xiàn)為高電平表現(xiàn)為高電平。23I2C總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生 SDA仲裁仲裁 SDA線的仲裁也是建立在總線具有線的仲裁也是建立在總線具有線線“與與”邏輯功能邏輯功能的原理上的。的原理上的。 節(jié)點(diǎn)在發(fā)送節(jié)點(diǎn)在發(fā)送1位數(shù)據(jù)后，比較總線上所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)與位數(shù)據(jù)后，比較總線上所呈現(xiàn)的數(shù)

24、據(jù)與自己發(fā)送的是否一致。自己發(fā)送的是否一致。是，繼續(xù)發(fā)送；否則，退出競(jìng)是，繼續(xù)發(fā)送；否則，退出競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)。 SDA線的仲裁可以保證線的仲裁可以保證I2C總線系統(tǒng)在多個(gè)主節(jié)點(diǎn)同時(shí)總線系統(tǒng)在多個(gè)主節(jié)點(diǎn)同時(shí)企圖控制總線時(shí)通信正常進(jìn)行并且數(shù)據(jù)不丟失。企圖控制總線時(shí)通信正常進(jìn)行并且數(shù)據(jù)不丟失。總線總線系統(tǒng)通過仲裁只允許一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)占據(jù)總線系統(tǒng)通過仲裁只允許一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)占據(jù)總線。24I2C總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生仲裁過程仲裁過程DATA1和和DATA2分別是主節(jié)點(diǎn)向總線所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)；分別是主節(jié)點(diǎn)向總線所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)；SDA為總線為總線上所呈現(xiàn)的上所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)，SCL是總線是總線上所呈現(xiàn)的上所呈現(xiàn)的時(shí)時(shí)鐘信號(hào)鐘信號(hào)。25I2C總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生總線仲裁與時(shí)鐘發(fā)生仲裁過程仲裁過程當(dāng)主節(jié)點(diǎn)當(dāng)主節(jié)點(diǎn)1、2同時(shí)發(fā)送起始信號(hào)時(shí)，同時(shí)發(fā)送起始信號(hào)時(shí)，兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)都發(fā)送兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)都發(fā)送了高電平信號(hào)了高電平信號(hào)。這時(shí)總線上呈現(xiàn)的信號(hào)為高電平，。這時(shí)總線上呈現(xiàn)的信號(hào)為高電平，兩個(gè)主兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)到總線上的信號(hào)與自己發(fā)送的信號(hào)相同，繼續(xù)節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)到總線上的信號(hào)與自己發(fā)送的信號(hào)相同，繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)。26I2C總線