I2C通訊基本原理及其實現

   I2C是一種總線式結構，它只須要SCL時鐘信號線與SDA數據線，兩根線就能將鏈接與總線上的設備實現數據通訊，因爲它的簡便的構造設計，因而成爲一種較爲經常使用的通訊方式。

   因爲I2C採用的是主從式通訊方式，因此，通訊的過程徹底由主設備仲裁。在通訊以前，必須由主設備發送一個起始信號，決定數據是否能夠開始傳送，而且在結束通訊時，必須再由主設備發送一個結束信號，以表示通訊已經結束。

   由於，通訊以前，主設備須要發送一個起始信號，因此，先講一下起始信號。經過上面的圖就能夠知道(上圖中的第一個波形圖是SDA數據線，第二個波形圖是SCL時鐘信號線)，起始信號是在SCL時鐘信號線處於高電平時，SDA數據線由高電平轉換爲低電平，也就是產生一個降低沿，就意味着起始信號已經發送，數據的通訊能夠進行了。代碼以下：

void I2C_Start()
{
	I2C_SDA = 1;
	I2C_Delay10us();
	I2C_SCL = 1;
	I2C_Delay10us();//創建時間是I2C_SDA保持時間>4.7us
	I2C_SDA = 0;
	I2C_Delay10us();//保持時間是>4us
	I2C_SCL = 0;			
	I2C_Delay10us();		
}

   一樣的，由上圖可知：結束信號，就是在SCL時鐘信號線處於高電平時，SDA數據線由低電平變爲高電平 ，也就是，SDA數據線產生一個 上升沿。代碼以下:

void I2C_Stop()
{
	I2C_SDA = 0;
	I2C_Delay10us();
	I2C_SCL = 1;
	I2C_Delay10us();//創建時間大於4.7us
	I2C_SDA = 1;
	I2C_Delay10us();		
}

  

   接下來就是該講一下，I2C數據的發送問題了。因爲I2C是主從式通訊，也就意味着一根總線上能夠掛載多個從設備，那麼主設備如何區分這些從設備呢？主設備如何知道是在與哪個從設備在通訊呢？答案是：經過地址。每個從設備都有本身的地址編碼，也就是說，主設備在與具體的某一個從設備通訊以前，必須先發送地址，以表示與主設備通訊的是該設備。從上圖可知，主設備在發送完起始信號後，馬上開始了發送從設備的地址。那麼如何發送數據地址呢？首先，在SCL時鐘信號線處於低電平時，SDA數據線上的地址信息要開始準備了。I2C通訊一個必須注意的點就是，在傳送地址信息時，都是從高位開始傳送，

	I2C_SDA = dat >> 7;
	dat = dat << 1;

接着，SCL時鐘信號線開始由低電平向高電平轉換，這個時候，SDA數據線上的數據開始在傳送了，當SCL時鐘信號線上的信號再由高電平轉換位低電平的時候，一個Bit位的數據已經傳送完畢。在地址信息傳送完畢以後，還會有一個應答信號，由於，爲了確保從設備接收到已經發送的數據，從設備就會向主設備發送一個應答信號，若主設備接收到應答信號則說明數據傳送成功，不然數據傳送失敗。很重要的一點是，總線一直是由主設備控制，那麼當從設備想要向主設備發送一個應答信號時，主設備須要是釋放總線，將總線權限交給從設備。

因此，從設備在向主設備發送應答信號時，主設備應該釋放總線，代碼以下：

        I2C_SDA = 1;

接着，由上圖可知，當SCL時鐘信號線再次拉高時，就進入了第9個時鐘週期，也就是此時開始傳送應答信號。當成功應答時，返回1，不然返回0。完整代碼以下：

	I2C_SDA = 1;     
	I2C_Delay10us();
	I2C_SCL = 1;        
	
	while(I2C_SDA && (ack == 1))
	{
		b++;
		if(b > 200)	
		{
			I2C_SCL = 0;
			I2C_Delay10us();
			return 0;
		}
	}

	I2C_SCL = 0;
	I2C_Delay10us();
 	return 1;		
}

最後，就是I2C設備（也就是主設備）數據的接收。此時，從設備發送數據給主設備，也就是，主設備進行數據的接收。那麼，主設備一樣要釋放總線權限。也就是

        I2C_SDA = 1;

首先，SCL時鐘信號線爲低電平，這時，SDA數據線要準備好數據了，接着，SCL時鐘信號線由低電平變爲高電平，此時，數據傳送開始了，當SCL時鐘信號線再次變爲低電平是，一個Bit的數據傳送結束。代碼以下：

uchar I2C_ReadByte()
{
	uchar a = 0,dat = 0;
	I2C_SDA = 1;			
	                        
	I2C_Delay10us();
	//I2C_SCL = 0；
	for(a=0; a<8; a++)
	{
		I2C_SCL = 1;       
		I2C_Delay10us();
		dat <<= 1;
		dat |= I2C_SDA;
		I2C_Delay10us();
		I2C_SCL = 0;
		I2C_Delay10us();
	}
	return dat;		
}

I2C的低層時序到這裏基本上就已經結束了。

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