串口I2C通信详解介绍（小白初学，浅显易懂，基本知识）

wua_wua2012 发布于2021-10-08 10:04 / 3735人阅读

摘要：每个字节后必须跟一个响应位。低速率一般是同一个板子上的两个芯片间通信，数据量不大，速率低。速率几百，速率可能不同，不能超过的最高速率。

介绍：I2C通讯协议(Inter－Integrated Circuit)引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要USART、CAN等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。

特点：

1.只需要一根数据线SDA和一根时钟线SCL，SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）都是双向I/O线

SCL（Serial Clock）：串行时钟线，传输CLK信号，一般是主设备向从设备提供

SDA（Serial Data）：串行数据线，传输通信数据

2.实现真正的多主机总线，任何器件既可以作为主机又可以作为从机，但是同一时刻只能有一个主机

3.可以通过外部连线检测，便于系统故障诊断和调试

4.连接到相同总线上的IC数量只受总线最大电容的限制，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

5.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，抗高噪声干扰，增加总线驱动器可以使总线电容扩大10倍，传输距离达到15m；兼容不同电压等级的器件，工作温度范围宽

6.接口电路为开漏输出，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，连接总线的外同器件都是CMOS器件输出级也是开漏电路

数据传输：
发送到SDA线上的每个字节必须为8位，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据的最高位（MSB），如果从机要完成一些其他功能后（例如一个内部中断服务程序）才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL保持低电平，迫使主机进入等待状态，当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL后数据传输继续。

空闲时候：SDA数据线和SCL时钟线都是高电平

开始信号：SCL处于高电平，SDA由高到低

结束信号：SCL处于高电平，SDA由低到高

应答信号：当传输完8位数据以后，在第9个SCL时钟周期

主机释放SDA控制权交给从机，由于上拉电阻的作用，此时该电平为高，但是如果从机正确接受了数据，就会将SDA拉低

发送数据：SDA上的数据必须在SCL高电平周期时保持稳定，数据的高低电平翻转变化发生在SCL低电平时期

非应答信号：如果第9个SCL时钟周期，SDA保持高电平，则代表非应该信号

非应答信号可能是主机发出的也可能是从机产生的

有几种可能：

I2C总线上没有主机所指定地址的从机设备
从机正在执行一些操作，处于忙状态，还没有准备好与主机通讯
主机发送的一些控制命令，从机不支持
主机接收从机数据时，主机产生非应答信号，通知从机数据传输结束，不要再发数据了

通讯特征：

1）串行通信，所有的数据以位为单位在SDA线上串行传输

2）同步通信：通过时钟同步

3）非差分：I2C通信速率不高，且通信距离近，使用电平信号通信。

4）低速率：I2C一般是同一个板子上的两个IC芯片间通信，数据量不大，速率低。速率：几百KHz，速率可能不同，不能超过IC的最高速率。

模式：

标准模式(Standard)：100kbps

快速模式(Fast)：400kbps

快速模式+(Fast-Plus)：1Mbps

高速模式(High-speed)：3.4Mbps

超快模式(Ultra-Fast)：5Mbps（单向传输）

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