I2C總線的結(jié)構(gòu)與工作原理

1、. IC總線的構(gòu)造與工作原理2.1概述2.1.1IC總線在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的意義 現(xiàn)代消費(fèi)類產(chǎn)品、通訊類產(chǎn)品、儀器儀表、工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，逐漸形成了以一個(gè)或多個(gè)單片機(jī)組成的智能系統(tǒng)，這些系統(tǒng)硬件構(gòu)造都有相似之處：1.單片機(jī)電路已日趨簡(jiǎn)單化和標(biāo)準(zhǔn)化。通常是由單片機(jī)MICROCONTROLLER、程序存儲(chǔ)器EPROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM構(gòu)成的三片體系，或采用有在片程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器構(gòu)成的二片體系，以及單片機(jī)與通用外圍接口器件PSD構(gòu)成的最簡(jiǎn)單體系。2. 都有一些外圍通用電路，如EEPROM、I/O口、A/D、D/A、日歷時(shí)鐘等外圍器件和鍵盤、LED/LCD顯示器、打印機(jī)接口等外圍設(shè)備

2、模塊等。3.面對(duì)系統(tǒng)特殊應(yīng)用的一些電路，如無(wú)線電、電視、音像系統(tǒng)中的數(shù)字協(xié)調(diào)、編碼、解碼、圖象處理、頻率合成、音調(diào)控制、立體聲處理等。在上述的一些電路中，除與單片機(jī)直接相關(guān)的程序存儲(chǔ)器、并行擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外，單片機(jī)對(duì)許多外圍電路之間主要是實(shí)現(xiàn)控制功能，而且許多外設(shè)并不要求很高的數(shù)據(jù)傳送速度。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，增加硬件構(gòu)造的靈活性，Philips公司推出了一種高效、可靠、方便的串行擴(kuò)展總線IC總線。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中推廣IC總線后將會(huì)大大改變單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)造性能、對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)帶來(lái)以下好處：可最大限度地簡(jiǎn)化構(gòu)造。二線制的IC串行總線使得各電路單元之間只需最

3、簡(jiǎn)單的連接，而且總線接口都集成在器件中，不需另加總線接口電路。電路的簡(jiǎn)化省去了電路板上大量走線，減少電路板面積，提高了可靠性，降低了本錢?？蓪?shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。在IC總線上各單元電路除了個(gè)別中斷引線外，相互之間沒(méi)有其他連線，用戶常用的單元電路根本上與系統(tǒng)電路無(wú)關(guān)，故極易形成用戶自己的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)IC總線模塊的組合開(kāi)發(fā)方式大縮短了新品的開(kāi)發(fā)周期。IC總線各節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的電器特性，各節(jié)點(diǎn)單元電路能在相互不受影響的情況下，甚至在系統(tǒng)供電情況下，接入或撤除。IC總線系統(tǒng)構(gòu)成具有最大的靈活性。系統(tǒng)該型設(shè)計(jì)、或?qū)σ鸭庸ず玫碾娐钒逍钄U(kuò)展功能時(shí)，對(duì)原有設(shè)計(jì)及電路板系統(tǒng)影響最小。IC總

4、線系統(tǒng)可方便地對(duì)*一接點(diǎn)電路進(jìn)展故障診斷與跟蹤，有極好的可維護(hù)性目前Philips及IC總線器件，除帶有IC總線單片機(jī)、常用的通用外圍器件外，在家電產(chǎn)品、電訊、電視、音像產(chǎn)品中已開(kāi)展成套IC總線器件，在這些部門中IC總線系統(tǒng)已得到了廣泛的應(yīng)用。212 IC總線的一般應(yīng)用特性IC總線系統(tǒng)中，帶有IC總線的單片機(jī)，其IC總線輸入輸出口的電器構(gòu)造、相關(guān)的特殊功能存放器SFR設(shè)置以及所提供的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，為用戶掌握IC總線的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件的編制帶來(lái)極大的方便。IC總線的串行數(shù)據(jù)傳送與一般UART的串行數(shù)據(jù)傳送無(wú)論從借口電器特性、傳送狀態(tài)管理以及程序編制特點(diǎn)都有很大的不同，了解這些特點(diǎn)十分重要。1

5、二線傳輸。IC總線上所有的節(jié)點(diǎn)，如主器件單片機(jī)，微處理器、外圍器件、借口模塊等都連到同名端的SDA、SCL上。2 系統(tǒng)中有多個(gè)主器件時(shí)，這些器件都可作總線的主控制器無(wú)中心主機(jī)，IC總線工作時(shí)任何一個(gè)主件都可成為主控制器，多機(jī)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的時(shí)鐘同步與總線仲裁都由硬件與標(biāo)準(zhǔn)軟件模塊自動(dòng)完成，無(wú)須用戶介入。3IC總線傳輸時(shí)，采用狀態(tài)碼的管理方法。對(duì)應(yīng)于總線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的任何一種狀態(tài)，在狀態(tài)存放器中會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的狀態(tài)碼，并且會(huì)自動(dòng)進(jìn)入響應(yīng)的狀態(tài)處理程序中進(jìn)展自動(dòng)處理，無(wú)須用戶介入，用戶只須將Philips公司提供的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)處理器一定的空間即可。4.系統(tǒng)中所有外圍器件及模塊采用器件地址及引腳地址的編碼方法。系統(tǒng)中

6、主控制器對(duì)任何節(jié)點(diǎn)的尋址采用純軟件尋址方法，防止了片選線的先連方法。系統(tǒng)中假設(shè)有地址編碼沖突可通過(guò)改變地址引腳的電平設(shè)置來(lái)解決。5.所有帶IC接口的外圍器件都具有應(yīng)答功能。片有多少單元地址時(shí)，讀數(shù)據(jù)、寫時(shí)都有地址自動(dòng)加1功能。這樣，在IC總線對(duì)*一器件讀寫多個(gè)字節(jié)時(shí)很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，即準(zhǔn)備好讀、寫入口條件后，只須啟動(dòng)IC總線就可自動(dòng)完成n個(gè)字節(jié)的讀、寫操作。 6.IC總線電器接口為開(kāi)漏晶體管組成，開(kāi)路輸出沒(méi)有找到電源的鉗位二級(jí)管，而連到IC總線的每個(gè)器件上，其自身的電源可以獨(dú)立但須工地，總線上各個(gè)節(jié)點(diǎn)可在系統(tǒng)帶電情況下接入或撤出。213 IC總線系統(tǒng)中的幾個(gè)名詞、術(shù)語(yǔ)IC總線系統(tǒng)的構(gòu)造十分靈

7、活。系統(tǒng)中除了可以掛接帶有IC總線接口的單片機(jī)、外圍器件外，通過(guò)IC總線擴(kuò)展器PCD8584可以掛接不帶IC總線接口的單片機(jī)、微處理器。通過(guò)外圍器件可以擴(kuò)展許多通用外設(shè)借口模塊。IC總線系統(tǒng)構(gòu)成、總線系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳送時(shí)的有關(guān)名詞、術(shù)語(yǔ)規(guī)如下：一、IC總線系統(tǒng)中硬件構(gòu)成的節(jié)點(diǎn) IC總線系統(tǒng)中每個(gè)帶有IC總線接口或IC總線擴(kuò)展接口的器件或模塊，接入IC總線中均構(gòu)成一個(gè)IC總線節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)之間除公共電源及地外只通過(guò)SDA/SCK相連。由于接入器件的不同，總線中的節(jié)點(diǎn)可分為主器件節(jié)點(diǎn)和外圍器件節(jié)點(diǎn)。主器件節(jié)點(diǎn)：系統(tǒng)中由單片機(jī)或微處理機(jī)構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)能對(duì)IC總線實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制。外圍器件節(jié)點(diǎn)：系統(tǒng)中由

8、不含CPU的外圍器件構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)。由于不含CPU，這些節(jié)點(diǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)IC總線的主動(dòng)控制。二、IC總線工作時(shí)的主動(dòng)控制器主控器：IC總線工作時(shí)，任何一個(gè)主器節(jié)點(diǎn)都能對(duì)總線實(shí)現(xiàn)控制，當(dāng)*個(gè)主器件節(jié)點(diǎn)控制了總線時(shí)，稱為主控器。主控器完成一次傳輸過(guò)程的初始化、發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)及傳輸終止信號(hào)。被控器：被控器尋址的器件稱為被控器。IC總線系統(tǒng)中，主器件可作為主控器也可作為被控器，而外圍器件只能作為被控器。三、據(jù)傳輸中的承受/發(fā)送器IC總線系統(tǒng)中用發(fā)送器與接收器來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)送方與接收方。 發(fā)送器：總線上發(fā)送數(shù)據(jù)的器件。 接收器：總線上接收數(shù)據(jù)的器件。IC總線上的所有節(jié)點(diǎn)都可以成為發(fā)送器或接收器。四、主競(jìng)爭(zhēng)中

9、的仲裁與同步在IC總線系統(tǒng)中可以有多個(gè)主器件節(jié)點(diǎn)。如果*些主器件節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)都企圖控制總線，則形成多主競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，IC總線系統(tǒng)可保證多個(gè)主器件節(jié)點(diǎn)企圖控制總線時(shí)不會(huì)喪失信息。在總線競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中進(jìn)展總線控制權(quán)的仲裁和時(shí)鐘同步，仲裁結(jié)果只允許其中一個(gè)主器件繼續(xù)戰(zhàn)局總線。多主競(jìng)爭(zhēng)：多個(gè)主器件節(jié)點(diǎn)同時(shí)企圖控制總線。在多主主狀態(tài)下總線信息不會(huì)喪失。仲裁：在多主競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)時(shí)的裁決過(guò)程。裁決的結(jié)果只允許其中一個(gè)主器節(jié)點(diǎn)成為主控器繼續(xù)占據(jù)總線。仲裁過(guò)程中總線上數(shù)據(jù)不喪失。同步；多主競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)下將參與競(jìng)爭(zhēng)的主器件的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)展同步處理。2.2 IC總線的根本原理IC總線的時(shí)鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA都是雙向傳輸線?？偩€備

10、用時(shí)SDA和SCL都必須保持高電平狀態(tài)，只有關(guān)閉IC總線時(shí)才使SCL鉗位在低電平。在標(biāo)準(zhǔn)IC模式下數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá)100kbit/s，高速模式下可達(dá)400kbit/s.總線的驅(qū)動(dòng)能力受總線電容限制，不加驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展時(shí)驅(qū)動(dòng)能力為400pF。221 IC總線的接口電路為了能使總線上所有電路的輸出能實(shí)現(xiàn)線“與的邏輯功能，各個(gè)IC總線的接口電路的輸出端必須是漏極開(kāi)路或集電極開(kāi)路構(gòu)造，如圖 2.1所示。輸出端必須接上拉電阻。圖2.1IC總線接口電路構(gòu)造IC總線的信號(hào)及時(shí)序定義 在IC總線上每傳輸一位數(shù)據(jù)都有一個(gè)時(shí)鐘脈沖相對(duì)應(yīng)，其邏輯“0和“1的信號(hào)電平取決于該節(jié)點(diǎn)的正端電源VDD的電壓。數(shù)據(jù)的有效性IC總線

11、數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在時(shí)鐘線高電平期間數(shù)據(jù)線上必須保持有穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài)，高電平為數(shù)據(jù)1，低電平為數(shù)據(jù)0。只有在時(shí)鐘線為低電平時(shí)，才允許數(shù)據(jù)線上的電平狀態(tài)變化。如圖2.2 所示。圖2.2IC總線上的數(shù)據(jù)位傳送二、 總線數(shù)據(jù)傳送的起始與停頓 IC總線數(shù)據(jù)傳送有兩種時(shí)序狀態(tài)分別定義為起始信號(hào)和終止信號(hào)如圖2.3所示.圖2.3IC總線的起始信號(hào)和終止信號(hào)起始信號(hào):在時(shí)鐘線保持高點(diǎn)平期間,數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由高點(diǎn)平向低點(diǎn)平變化時(shí)將啟動(dòng)IC總線,為IC總線的起始信號(hào).終止信號(hào):在時(shí)鐘線保持高點(diǎn)平期間,數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由低點(diǎn)平向高點(diǎn)平變化時(shí)將啟動(dòng)IC總線,為IC總線的終止信號(hào).起始信號(hào)與終止信號(hào)都是由主控制器產(chǎn)生.總線上帶有

12、IC總線接口的器件很容易檢測(cè)到這些信號(hào).但是對(duì)于不具備這些硬件接口的一些單片機(jī)來(lái)說(shuō),為了能準(zhǔn)確地檢測(cè)到這些信號(hào),必須保證在總線的一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)數(shù)據(jù)線至少進(jìn)展兩次采樣.三、 總線信號(hào)時(shí)序要求 為了保證IC總線數(shù)據(jù)的可靠傳送,對(duì)總線上的信號(hào)時(shí)序作了嚴(yán)格的規(guī)定,其時(shí)序定義如圖2.4所示.圖中對(duì)主要信號(hào)時(shí)序作了定義,并在表2.1中給出了具體數(shù)據(jù).表中給出的SCL時(shí)鐘信號(hào)最小高電平和低電平周期決定了器件的最大數(shù)據(jù)傳輸率,標(biāo)準(zhǔn)模式為100Kbit/s,高速模式為400Kbit/s.標(biāo)準(zhǔn)模式和高速模式的IC總線器件都必須能滿足各自的最高數(shù)據(jù)傳送速率要求.當(dāng)然,實(shí)際數(shù)據(jù)傳送時(shí)可以選擇不同的數(shù)據(jù)傳送速率,同時(shí)也

13、可以采取延長(zhǎng)SCL低電平周期來(lái)控制數(shù)據(jù)傳送速率.圖2.4IC總線的時(shí)序定義表2.1IC總線信號(hào)定時(shí)要求參數(shù)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)模式高速模式單位最大值最小值最大值最小值SCL時(shí)鐘頻率Fscl01000400kHz在一個(gè)終止信號(hào)和起始信號(hào)之間必須空閑的時(shí)間Tbuf4.71.3us起始信號(hào)保持時(shí)間在這段時(shí)間過(guò)后可產(chǎn)生第一個(gè)時(shí)鐘脈沖Thd;sta4.00.6UsSCL時(shí)鐘信號(hào)低電平周期Tlow4.71.3UsSCL始終信號(hào)高電平周期Thigh4.00.6Us一個(gè)重復(fù)信號(hào)的建立時(shí)間Tsu;sta4.70.6Us數(shù)據(jù)保持時(shí)間：與CBUS兼容的主控器IC總線器件Thd;dat5.001)01)0.9)UsUs數(shù)據(jù)建立時(shí)

14、間Tsu;dat250100)nsSDA和SCL信號(hào)的上升時(shí)間Tr100020+0.1Cb4)300NsSDA和SCL信號(hào)的下降時(shí)間Tf30020+0.1Cb4)300Ns終止信號(hào)的建立時(shí)間Tsu;sto4.00.6Us總線上每條線的負(fù)載電容Cb400400pF 注:所有數(shù)值均以V1Hmin和ViLma*電平為參考. 1)為了跨過(guò)SCL信號(hào)下降沿中的未定義區(qū)域,所有的器件都必須在部對(duì)SDA信號(hào)提供一個(gè)至少為300ns的保持時(shí)間. 2)只有在器件沒(méi)有延長(zhǎng)SCL信號(hào)低電平周期(tlow)的情況下才必須滿足thd,dat最大的限制. 3)一個(gè)高速模式的IC總線器件可以用在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式的IC總線系統(tǒng)中

15、,但是關(guān)于TSU,DAT=250NS的要求也同時(shí)必須得到滿足.反之,它必須在釋放SCL以前(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模式下IC總線規(guī))提前一定時(shí)間TR+TSU;DAT=1000+250NS,先在SDA線上輸出下一比特. 4)CB表示以pF為單位的每條總線的總電容值.2.2.3 IC總線上的數(shù)據(jù)傳送格式一、IC總線上的數(shù)據(jù)傳送 IC總線上傳送的每一個(gè)字節(jié)均為8位,但每啟動(dòng)一次IC總線,其后的數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)是沒(méi)有限制的.每傳送一個(gè)字節(jié)后都必須更歲一個(gè)應(yīng)答位,并且首先發(fā)送的數(shù)據(jù)位為最高位在全部數(shù)據(jù)傳送完畢后主控制器發(fā)送終止信號(hào),如圖2.5所示.圖2.5 IC總線上的數(shù)據(jù)傳送二、數(shù)據(jù)傳送時(shí)的總線控制 沖圖中可以看到,

16、沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)時(shí)數(shù)據(jù)傳送將停頓進(jìn)展,接口的線與特征將使SCL在低電平時(shí)鉗住總線.這種情況可以用于當(dāng)接收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后要進(jìn)展一些其它工作而無(wú)法立即接收下個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),迫使總線進(jìn)入等待狀態(tài),直到接收器準(zhǔn)備好接收新數(shù)據(jù)時(shí),接收器再釋放時(shí)鐘線使數(shù)據(jù)傳送得以繼續(xù)正常進(jìn)展.例如,當(dāng)接收器接收完主控制器的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后,產(chǎn)生中斷信號(hào)并進(jìn)展中斷處理,中斷處理完畢才能接收下一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù),這時(shí)接收器在中斷處理時(shí)將鉗住SCL為低電平直到中斷處理完畢才釋放SCL.三、應(yīng)答信號(hào) IC總線數(shù)據(jù)傳送時(shí),每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后都必須有應(yīng)答信號(hào),與應(yīng)答信號(hào)想對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘由主控器產(chǎn)生,這時(shí)發(fā)送器必須在這一時(shí)鐘位上釋放數(shù)據(jù)線,使其處于高電

17、平狀態(tài),以便接收器在這一位上送出應(yīng)答信號(hào),如圖2.6所示. 應(yīng)答信號(hào)在第9個(gè)時(shí)鐘位上出現(xiàn),接收器輸出低電平為應(yīng)答信號(hào)(A),輸出高電平則為非應(yīng)答信號(hào)(/A). 由于*中原因,被控器不產(chǎn)生應(yīng)答時(shí),如被控器正在進(jìn)展其它處理而無(wú)法接收總線上的數(shù)據(jù)時(shí),必須釋放總線,將數(shù)據(jù)線只高電平,然后主控制器可通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)停頓信號(hào)來(lái)終止總線數(shù)據(jù)傳輸. 當(dāng)主控器接收數(shù)據(jù)時(shí),接收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后,必須給被空發(fā)送器發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答位(A),使被空發(fā)送器釋放數(shù)據(jù)總線,以便主控制發(fā)送停頓信號(hào),從而終止數(shù)據(jù)傳送.四、數(shù)據(jù)傳送格式I2C 總線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)必須遵循規(guī)定的數(shù)據(jù)格式，如圖為一次完整的數(shù)據(jù)傳輸格式。圖2.6IC總線上的應(yīng)

18、答信號(hào)圖2.7IC總線的一次完整的數(shù)據(jù)傳送按照總線規(guī)定，起始信號(hào)說(shuō)明一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)場(chǎng)，其后為尋址字節(jié)，尋址字節(jié)由高7位地址和最低1位方向位組成，方向位說(shuō)明主控器和被控器數(shù)據(jù)傳送方向，方向位為0時(shí)說(shuō)明主控器對(duì)被控器的寫操作，為1 時(shí)說(shuō)明主控器對(duì)被控器的讀操作.在尋址字節(jié)后是按照指定讀、寫操作的數(shù)據(jù)字節(jié)與應(yīng)答位。在數(shù)據(jù)傳送完成后主控器都必須發(fā)送停頓信號(hào)?？偩€上的數(shù)據(jù)傳輸有許多讀、寫組合方式。下面已簡(jiǎn)化的圖解方式介紹三類數(shù)據(jù)傳送格式。1.主控器的寫操作。主控器向被尋址的被控器發(fā)送n 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，整個(gè)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)傳送方向不變。其數(shù)據(jù)傳送格式如下：SSLAWAData1AData2ADatan-1A

19、DatanA/AP其中：主控器發(fā)送，被控器接收 ：主控器接收，被控器發(fā)送A：應(yīng)答信號(hào)A：非應(yīng)答信號(hào)S：起始信號(hào)P：停頓信號(hào)SLAW：尋址字節(jié)寫Data1datan:寫入被控器的n個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)2.主控器的讀操作。主控器從被控器中讀出n個(gè)字節(jié)的操作，整個(gè)傳輸過(guò)程中除尋址字節(jié)外，都是被控器發(fā)送，主控器接收的過(guò)程。數(shù)據(jù)傳送的格式如下：SSLAWAData1AData2ADatan-1ADatanAP其中SLAR：尋址字節(jié)讀 Data1datan:被主控器讀出的n個(gè)字節(jié)主控器發(fā)送停頓信號(hào)前應(yīng)發(fā)送非應(yīng)答位，向被控器說(shuō)明讀操作完畢。3.主控器的讀寫操作。在一次數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中需要改變傳送方向的操作，這時(shí)，起始信

20、號(hào)和尋址字節(jié)都會(huì)重復(fù)一次，但兩次讀寫方向正好相反.數(shù)據(jù)傳送格式如下：SSLAW/RAData1AData2ADatanA/ASrSLAR/WADATA1ADATA2ADATANA/AP其中 Sr:重復(fù)起始信號(hào)； 圖中未表注數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸方向，其方向決定于尋址字節(jié)的方向位。從上述數(shù)據(jù)傳送格式可以看出：無(wú)論何種方式起始、停頓，尋址字節(jié)都由主控器發(fā)送，數(shù)據(jù)字節(jié)的傳送方向則遵循尋址字節(jié)中方向位的規(guī)定，尋址字節(jié)只說(shuō)明器件地址及傳送方向，器件部的n個(gè)數(shù)據(jù)地址由器件設(shè)計(jì)者在該器件的I2C 總線數(shù)據(jù)操作格式中指定第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)作為器件的單元地址數(shù)據(jù)。并且設(shè)置地址自動(dòng)加減功能。每個(gè)字節(jié)傳送都必須有應(yīng)答信號(hào)相隨。

21、I2C 總線被控器在接收到起始信號(hào)后都必須復(fù)位它們的總線邏輯，以便對(duì)將要開(kāi)場(chǎng)的被控器地址的傳送進(jìn)展預(yù)處理。2.2.4 IC總線的尋址約定為了消除IC總線系統(tǒng)中主控器與被控器的地址選擇線,最大限度地簡(jiǎn)化總線連接線,IC總線采用了獨(dú)特的尋址約定,規(guī)定了起始信號(hào)后的第一個(gè)字節(jié)為尋址字節(jié),用來(lái)尋址被控器件,并規(guī)定數(shù)據(jù)傳送方向。 一、尋址字節(jié)的位定義 在IC總線系統(tǒng)中,尋址字節(jié)由被控器的七位地址位(它占據(jù)了D7D1位)和一位方向位(為D0位)組成.方向位為0時(shí)表示主控器將數(shù)據(jù)寫入被控器,為1時(shí)表示主控器從被控器讀取數(shù)據(jù). 主控器發(fā)送起始信號(hào)后,立即發(fā)送尋址字節(jié),這時(shí),總線上的所有器件都將尋址字節(jié)中的7位

22、地址與自己器件地址想比擬.如果兩者一樣,則該器件認(rèn)為被主控器尋址,并根據(jù)讀,寫為確定是被控發(fā)送器或被控接收器. IC總線系統(tǒng)中,主器件(單片機(jī))作為被控器時(shí),其7為從地址在IC總線地址存放器中給定,為純軟件地址.而非單片機(jī)類型的外圍器件地址完全由器件類型與引腳電平給定,即器件的7位地址由器件地址(高4位D7D4)和引腳地址(低3位D3D1)組成,如8位I/O擴(kuò)展器件PCF8574其器件地址為0111,引腳地址為A2,A1,A0.如果在IC總線系統(tǒng)中PCF8574地址引腳A2,A1,A0皆接地,則該器件的尋址字節(jié)為SLAW=70H,SLAR=71H.IC總線上同一地址器件最大允許接入數(shù)量取決于可

23、利用的地址引腳數(shù).二、尋址字節(jié)中的特殊地址 IC總線地址統(tǒng)一由I2C總線委員會(huì)實(shí)行分配.其中兩組地址0000和1111已被保存作特殊用途,如表2.2所示.IC總線規(guī)約所給出的這些能與其它規(guī)約混合使用,只有那些能夠一這種格式和規(guī)約工作的IC總線兼容器才允許對(duì)這些保存地址進(jìn)展應(yīng)答.表2.2IC 總線中的特殊字節(jié)被控器地址讀/寫用途0000 0000通用調(diào)用地址0000 000 1起始字節(jié)0000 001 *CBUS地址0000 010*為不同總線格式而保存的地址0000 011*待定0000 1*1111 1*1111 0*10位被控器尋址 1.播送地址 播送地址用于訪問(wèn)IC總線上所有器件.但是,

24、如果*個(gè)器件不需要主控器發(fā)送的播送數(shù)據(jù)時(shí),則可以不對(duì)播送地址應(yīng)答,并且忽略該地址.反之,如果*器件需要播送地址中的數(shù)據(jù),則必須對(duì)核地址進(jìn)展應(yīng)答,并成為一個(gè)被控接收播送尋址的第二個(gè)字節(jié)以及隨后的數(shù)據(jù)字節(jié).被控器有能力處理這些數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)進(jìn)展時(shí)進(jìn)展應(yīng)答,否則忽略該字節(jié)并且不作應(yīng)答.播送尋址的容是由第二個(gè)字節(jié)來(lái)設(shè)定的,其格式如下:00000000A*BA 1)B為0時(shí)的情況 B為0時(shí)第二字節(jié)有如下定義: 00000110(06H):被控制器地址的可編程局部由硬件進(jìn)展復(fù)位和寫入.在收到這兩個(gè)字節(jié)的序列后,所有能響應(yīng)通用地址的器件都將復(fù)位,并裝入其地址中的可編程局部. 00000100(04H):被控制器地

25、址的可編程局部由硬件進(jìn)展寫入,在收到這兩個(gè)字節(jié)的序列后,所有能響應(yīng)播送尋址并通過(guò)硬件來(lái)定義它們各自可編程局部的器件將鎖定它們地址中的可編程局部,但不進(jìn)展復(fù)位. 00000000(00H):該編碼不允許用在第二字節(jié).有關(guān)各種器件在播送尋址中的編程過(guò)程可參閱相應(yīng)的資料. 第二字節(jié)的其余情況格式還未確定，各器件應(yīng)忽略這些數(shù)據(jù)。2B為1時(shí)的情況 當(dāng)B為1時(shí),播送地址中的二個(gè)字節(jié)為硬件播送呼叫,它表示數(shù)據(jù)是一個(gè)硬件主空乏送、主控發(fā)出的,例如一個(gè)鍵盤控制器等,這些器件無(wú)法通過(guò)對(duì)它編程來(lái)發(fā)送一個(gè)所希望的被控器地址。由于硬件主控器無(wú)法事先知道送出的信息將傳向哪個(gè)被控器,所以它只能通過(guò)發(fā)送這種硬件播送呼叫和自身

26、的地址,以使系統(tǒng)識(shí)別它.硬件主控發(fā)送器的數(shù)據(jù)傳送格式如下：S0000A主控器地址1AdataAdataAP通用調(diào)用地址 第二字節(jié) n字節(jié)+應(yīng)答 第二個(gè)字節(jié)中的七位數(shù)據(jù)是硬件主控器的地址,這個(gè)地址可被總線上的一個(gè)主控器件所識(shí)別,并由它來(lái)處理硬件主控器發(fā)送的數(shù)據(jù).如果硬件主控器也能作為被控器工作,則硬件主控器地址就是它的被控器地址. 在一些系統(tǒng)中,播送尋址還可以有另外一種方式,即復(fù)位后,硬件主控發(fā)送器可以首先進(jìn)入被控接收器工作方式,由系統(tǒng)配置一個(gè)主控制器來(lái)通知數(shù)據(jù)傳送對(duì)象的地址,在完成這個(gè)編程過(guò)程后,硬件主控器工作方式,其數(shù)據(jù)操作格式如下:系統(tǒng)主控器將轉(zhuǎn)移地址發(fā)送給硬件主控器S硬件主控器被接收器地址WA硬件主控器轉(zhuǎn)移地址*AP硬件主控器將數(shù)據(jù)發(fā)送給所選擇的被控接收器.S硬件主控器被接收器地址WAdataAdataA/APn字節(jié)+應(yīng)答 2.起始字節(jié) 起始字節(jié)是提供應(yīng)無(wú)IC總線接口的單片機(jī)查詢IC總線時(shí)使用的特殊字