1. 物理接口： SCL + SDA

（1）SCL（serial clock）:時(shí)鐘線，傳輸CLK信號(hào)，一般是I2C主設(shè)備向從設(shè)備提供時(shí)鐘的通道。

（2）SDA（serial data）：數(shù)據(jù)線，通信數(shù)據(jù)都通過(guò)SDA線傳輸

2. 通信特征：串行、同步、非差分、低速率

（1）I2C屬于串行通信，所有的數(shù)據(jù)以位為單位在SDA線上串行傳輸。

（2）同步通信就是通信雙方工作在同一個(gè)時(shí)鐘下，一般 通信的A方通過(guò)一根CLK信號(hào)線傳輸A自己的時(shí)鐘給B，B工作在A傳輸?shù)臅r(shí)鐘下。所以同步通信的顯著特征就是：通信線中有CLK。

（3）非差分。因?yàn)镮2C通信速率不高，而且通信雙方距離很近，對(duì)干擾不敏感，所以使用電平信號(hào)通信。

（4）低速率。I2C一般是用在同一個(gè)板子上的2個(gè)IC之間的通信，而且用來(lái)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，所以本身通信速率很低（一般幾百KHz，不同的I2C芯片的通信速率可能不同，具體在編程的時(shí)候要看自己所使用的設(shè)備允許的I2C通信最高速率，不能超過(guò)這個(gè)速率）

3. 突出特征1：主設(shè)備+從設(shè)備

（1）I2C通信的時(shí)候，通信雙方地位是不對(duì)等的，而是分主設(shè)備和從設(shè)備。通信由主設(shè)備發(fā)起，由主設(shè)備主導(dǎo)，從設(shè)備只是按照I2C協(xié)議被動(dòng)的接受主設(shè)備的通信，并及時(shí)響應(yīng)。

（2）誰(shuí)是主設(shè)備、誰(shuí)是從設(shè)備是由通信雙方來(lái)定的（I2C協(xié)議并無(wú)規(guī)定），一般來(lái)說(shuō)一個(gè)芯片可以只能做主設(shè)備、也可以只能做從設(shè)備、也可以既能當(dāng)主設(shè)備又能當(dāng)從設(shè)備。（像一些傳感器芯片設(shè)計(jì)的時(shí)候只能做從設(shè)備，有的芯片本身既可以當(dāng)主設(shè)備又可以當(dāng)從設(shè)備，通過(guò)軟件來(lái)配置是主設(shè)備還是從設(shè)備）

4. 突出特征2：

（1）I2C通信可以一對(duì)一（一個(gè)主設(shè)備對(duì)1個(gè)從設(shè)備），也可以一對(duì)多（一個(gè)主設(shè)備對(duì)多個(gè)從設(shè)備）

（2）主設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)度總線，決定某一時(shí)間和哪個(gè)從設(shè)備通信。注意：同一時(shí)間內(nèi)，I2C的總線上只能傳輸一對(duì)設(shè)備的通信信息，所以同一時(shí)間只能有一個(gè)從設(shè)備和主設(shè)備通信，其他從設(shè)備處于“冬眠”。不能出來(lái)?yè)v亂，否則通信就亂套了。

（3）每一個(gè)I2C從設(shè)備在通信中都有一個(gè)I2C從設(shè)備地址，這個(gè)設(shè)備地址是從設(shè)備本身固有的屬性，然后通信時(shí)主設(shè)備需要知道自己將要通信的那個(gè)從設(shè)備的地址，然后在通信中通過(guò)地址來(lái)甄別是不是自己要找的那個(gè)從設(shè)備。

5. I2C的通信時(shí)序

（1）什么是時(shí)序？

字面意思，時(shí)序就是時(shí)間順序，實(shí)際上在通信中時(shí)序就是通信線上按照時(shí)間順序發(fā)生的電平變化，以及這些變化對(duì)通信的意義就叫時(shí)序。

（2）I2C的總線空心狀態(tài)、起始位、結(jié)束位

總線的意思就是SCL與SDA加起來(lái)就叫做總線。

I2C總線上有1個(gè)主設(shè)備，n(n>=1)個(gè)從設(shè)備。I2C總線上有2種狀態(tài)：空閑態(tài)（所有從設(shè)備都未和主設(shè)備通信，此時(shí)總線空閑）和忙態(tài)（其中一個(gè)從設(shè)備在和主設(shè)備通信，此時(shí)總線被這一對(duì)占用，其他從設(shè)備必須歇著）。

怎么區(qū)分總線處于空閑態(tài)，SDA、SCL在通信的過(guò)程中也可能同時(shí)為高電平，但是，如果SDA、SCL如果連續(xù)多個(gè)周期同時(shí)處于高電平，則總線一定處于空閑態(tài)。

整個(gè)通信分為一個(gè)周期一個(gè)周期的，兩個(gè)相鄰的通信周期是空閑態(tài)。每一個(gè)通信周期由一個(gè)起始位開始，一個(gè)結(jié)束位結(jié)束，中間是本周期的通信數(shù)據(jù)。

起始位：起始位說(shuō)的不是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，而是一個(gè)時(shí)間段，如上圖的t1到t2這個(gè)時(shí)間段，在t1到t2的這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，SCL一直保持了高電平，SDA由高電平到低電平跳變（下降沿）。接收方在接收到這樣一個(gè)電平變化之后就知道發(fā)送方要開始發(fā)送數(shù)據(jù)了，緊接著下一個(gè)周期就是數(shù)據(jù)，

停止位：與起始位相似，結(jié)束位也是一個(gè)時(shí)間段。在這段時(shí)間內(nèi)總線狀態(tài)變化情況是：SCL先維持高電平，同時(shí)SDA線發(fā)生一個(gè)從低電平到高的上升沿。

起始位和停止位中間的就是通信位。

CLK上升沿鎖存數(shù)據(jù)，CLK上升沿到來(lái)前SDA要提前準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)。

A是應(yīng)答信號(hào)，從設(shè)備的應(yīng)答是為了讓主設(shè)備知道自己已經(jīng)接收到了主設(shè)備的信息。相應(yīng)的主設(shè)備的應(yīng)答也是如此。

6. I2C數(shù)據(jù)傳輸格式（數(shù)據(jù)位&ACK）

（1）每一個(gè)通信周期的發(fā)起和結(jié)束都是由主設(shè)備來(lái)做的，從設(shè)備只有被動(dòng)的響應(yīng)主設(shè)備，沒(méi)法自己自發(fā)的去做任何事情。

（2）主設(shè)備在通信周期會(huì)先發(fā)8位的從設(shè)備地址（其實(shí)8位中只有7位是從設(shè)備地址，還有1位表示主設(shè)備下面要寫入還是讀出）到總線（主設(shè)備是以廣播的形式發(fā)送的，只要是總線上的所有從設(shè)備其實(shí)都能收到這個(gè)信息）。然后總線上的每個(gè)從設(shè)備都能收到這個(gè)地址，并且收到地址后和自己的設(shè)備地址比較看是否相等。如果相等說(shuō)明主設(shè)備本次通信 就和給我說(shuō)話，如果不相等說(shuō)明這次通信與我無(wú)關(guān)，不用聽了不管了。

（3）發(fā)送方發(fā)送一段數(shù)據(jù)后，接收方需要回應(yīng)一個(gè)ACK。這個(gè)響應(yīng)本身只有1個(gè)bit位，不能攜帶有效信息，只能表示2個(gè)意思（要么表示收到數(shù)據(jù)，即有效響應(yīng)；要么表示未收到數(shù)據(jù)，無(wú)效響應(yīng)），需要注意的是，到第九個(gè)周期的時(shí)候，主設(shè)備會(huì)釋放SDA，即讓其變?yōu)楦唠娖?，從設(shè)備會(huì)主動(dòng)來(lái)拉低SDA，主設(shè)備會(huì)讀取此時(shí)的SDA，若讀取此時(shí)的SDA為則表示從設(shè)備已經(jīng)收到剛剛發(fā)送的信息，若讀取此時(shí)的SDA為則表示從設(shè)備沒(méi)有收到剛剛發(fā)送的信息。

（4）在某一個(gè)通信時(shí)刻，主設(shè)備和從設(shè)備只能有一個(gè)在發(fā)（占用總線，也就是向總線寫），另一個(gè)在收（從總線讀）。如果在某個(gè)時(shí)間主設(shè)備和從設(shè)備都試圖向總線寫那就完蛋了，通信就亂套了。

7. 數(shù)據(jù)在總線上的傳輸協(xié)議

（1）I2C通信時(shí)的基本數(shù)據(jù)單位也是以字節(jié)為單位的，每次傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)都是1個(gè)字節(jié)（8位）。

（2）起始位及其后的8個(gè)clk中都是主設(shè)備在發(fā)送（主設(shè)備掌控總線），此時(shí)從設(shè)備只能讀取總線，通過(guò)讀總線來(lái)得知主設(shè)備發(fā)給從設(shè)備的信息；然后到了第9個(gè)周期，按照協(xié)議規(guī)定從設(shè)備需要發(fā)送ACK給主設(shè)備，所以此時(shí)主設(shè)備必須釋放總線（主設(shè)備把總線置為高電平然后不要?jiǎng)樱鋵?shí)就類似于總線空閑狀態(tài)），同時(shí)從設(shè)備試圖拉低總線發(fā)出ACK。如果從設(shè)備拉低總線失敗，或者從設(shè)備根本就沒(méi)有拉低總線，則主設(shè)備看到的現(xiàn)象就是總線在第9周期仍然一直保持高，這對(duì)主設(shè)備來(lái)說(shuō)，意味著我沒(méi)有收到ACK，主設(shè)備就認(rèn)為剛才給從設(shè)備發(fā)送的8字節(jié)不對(duì)（接收失?。?/p>

（3）由于I2C的速率很低，完全可以通gpio來(lái)模擬。

8. I2C控制器

通信雙方本質(zhì)上是通過(guò)時(shí)序在工作，但是時(shí)序會(huì)比較復(fù)雜不利于Soc軟件完成，于是乎解決方案是soc內(nèi)部?jī)?nèi)置了硬件的控制器來(lái)產(chǎn)生通信時(shí)序。這樣我們寫軟件時(shí)只需要向控制器的寄存器中寫入配置值即可，控制器會(huì)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臅r(shí)序在通信線上和對(duì)方通信。

（1）時(shí)鐘部分，時(shí)鐘來(lái)源是PCLK_PSYS，經(jīng)過(guò)內(nèi)部分頻最終得到I2C控制器的CLK，通信中這個(gè)CLK會(huì)通過(guò)SCL線傳給從設(shè)備。

（2）I2C總線控制邏輯（前臺(tái)代表是I2CCON、I2CSTAT這兩個(gè)寄存器），主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生I2C通信時(shí)序。實(shí)際編程中要發(fā)送起始位、停止位、接收ACK等都是通過(guò)這兩個(gè)寄存器（背后所代表的電路模塊）實(shí)現(xiàn)的。

（3）移位寄存器（shift register）,將代碼中要發(fā)送的字節(jié)數(shù)據(jù)，通過(guò)移位寄存器變成1個(gè)位一個(gè)位的丟給SDA線上去發(fā)送/接收。

（4）地址寄存器+比較器 本I2C控制器做從設(shè)備的時(shí)候用。

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