I2C標準協(xié)議的時序時鐘問題詳解

對于嵌入式開發(fā)的朋友來說，I2C協(xié)議實在是再熟悉不過了，有太多的器件，采用的都是通過I2C來進行相應的設置。今天，我們就隨便聊聊這個I2C協(xié)議。

I2C協(xié)議中最重要的一點是I2C地址。這個地址有7位和10位兩種形式。7位能夠表示127個地址，而在實際使用中基本上不會掛載如此多的設置，所以很多設備的地址都采用7位，所以本文接下來的說明都是基于此。

I2C還有一個很重要的概念，就是“主—從”。對于從設備來說，它是啥都不干的，更不會自動發(fā)送數(shù)據(jù)；而主設備，則是起到控制作用，一切都是從它開始。

除了GND以外，I2C有兩根線，分別是SDA和SCL，所有的設備都是接到這兩根線上。那么，這些設備如何知道數(shù)據(jù)是發(fā)送給它們呢？這就得依靠前面所說到的地址了。設備I2C的地址是固定的，比如0x50，0x60等等。因為只能有127個地址，地址沖突是很常見的，所以一般設備都會有一個地址選擇PIN，比如拉高時候為0x50，接地為0x60。如果無論拉高還是接地，都和別的芯片有沖突，那該怎么辦呢？答案是：涼拌，沒辦法。遇到這種情況，只能換芯片了。
?

我們來看I2C協(xié)議中的數(shù)據(jù)傳輸時序圖：

I2C標準協(xié)議的時序時鐘問題詳解

SCL是時鐘，SDA承載的是數(shù)據(jù)。當SDA從1變動到0，而SCL還是1時，表示開始數(shù)據(jù)傳輸。接下來的7位，就是設備的地址。緊接著的是讀寫標志，其為1時是讀取，為0則是寫。如果I2C總線上存在著和請求的地址相對應的設備，則從設備會發(fā)送一個ACK信號通知主設備，可以發(fā)送數(shù)據(jù)了。接到ACK信號后，主設備則發(fā)送一個8位的數(shù)據(jù)。當傳輸完畢之后，SCL保持為1，SDA從0變換到1時，標明傳輸結束。

從這個時序圖中可以看到，SCL很重要，并且哪個時鐘沿是干嘛的，都是確定好的。比如，前面7個必定是地址，第8個是讀寫標志，數(shù)據(jù)傳輸必須是8位，必須接個ACK信號等等。

前面的時序圖并沒有標明數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，我們現(xiàn)在看看寫操作的數(shù)據(jù)流向：

I2C標準協(xié)議的時序時鐘問題詳解

網(wǎng)格的是主設備發(fā)送的，白色格子是從設備發(fā)送的。從圖示中可以看到，對于寫操作，從設備都只是發(fā)送ACK進行確認而已。

而讀操作的數(shù)據(jù)流向，就有所不同，如圖：

I2C標準協(xié)議的時序時鐘問題詳解

這時候，從設備除了發(fā)送ACK以外，緊跟著的還有數(shù)據(jù)。

我們用示波器來查看波形圖，以便于理解。

將示波器的X和Y分別接到SDA和SCL，得到波形并分析如圖:

從圖中可知時序如下：
1.由主機發(fā)起，在SCL為高電平時，SDA由高到低切變，形成開始信號；
2. 接著是7位地址和一位讀寫標志，這里7位地址為0111100，即0x3c，正是我們代碼中設置的地址ID；最后一位為0表示寫操作；
3. 接著在下一個時鐘，主機以高電平狀態(tài)釋放SDA，這時從機響應，將SDA拉低了；
4. 接著是兩個8位數(shù)據(jù)00101110與響應，即0x2E，正是“.”號的ASCII碼，符合預期輸出；
5. 還有其它數(shù)據(jù)和最后的停止位，圖中被截掉了。

從圖中可知，縱向一格是200mV，則SDA和SCL的電平大概就是350mV；由于信號筆上設置了信號x10，因此實際電平應該大概是3.5V（理論上應該是3.3V）。橫向一格是25us，10個時鐘周期大概用了4格，即4x25us=100us，平均每個時鐘周期是10us，可算出傳輸頻率為1/10us=100,000/s，即100k bps。

既有讀又有寫的波形圖：

I2C是由2根線進行操作的，一個是主控時序SCL，另一根主控數(shù)據(jù)SDA
對于操作主要分成讀寫，讀寫的兩個操作有部分是相似的
而時序的操作主要分為：START,DATA,ACK,STOP,NOACK
寫的時序用到的時序為:STRAR,DATA,ACK,STOP

時序如圖所示：

I2C標準協(xié)議的時序時鐘問題詳解

讀時序用到的時序有：START,DATA,ACK,STOP,NOACK
時序如圖所示：

I2C標準協(xié)議的時序時鐘問題詳解

下面對時序的說明：
IDLE：空閑的時候，盡量將SDA和SCL拉到高電平
START：保持SCL為高電平，然后SDA由H->L
DATA：數(shù)據(jù)是當SCL為高電平的時候采集的數(shù)據(jù)才是有效的數(shù)據(jù).
ACK：在發(fā)完數(shù)據(jù)后，從設備會將SDA拉到L
NOACK：在發(fā)送完數(shù)據(jù)后，從設備不會將SDA拉低
STOP：保持SCL為高電平，然后SDA由L->H

好了，說一下時序的流程和時序圖：
寫時序的流程是：START –>
從設備的寫地址 –> ACK –>
從設備的寄存器地址 –> ACK –>
寫入的數(shù)據(jù) –> ACK –>
STOP
寫時序圖：

讀時序的流程是：START –>
從設備的寫地址 –> ACK –>
從設備的寄存器地址 –> ACK –>
從設備的讀地址 –> ACK ->
讀出的數(shù)據(jù) –> NOACK –>
STOP
讀時序圖：

其中要注意的是I2C的2根線上都必須接上拉電阻，阻值一般是4.7K
在獲得ACK的時候，一般將SDA輸出一個高阻，然后再讀入ACK，好讓從設備拉低SDA

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2019-05-14 15:55:33

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I2C通信協(xié)議應該如何學習

我最近剛做完I2C通信協(xié)議的編寫與調試，下面介紹一下我從一開始理解夏老師的程序，修改程序，直到下板調試整個的學習過程，希望對大家學習 I2C 有一定的幫助。一、分析源代碼學習 I2C，首先我們

2020-04-28 08:00:00

I2C系列的合集，可以系統(tǒng)學習I2C協(xié)議

這篇文章給大家?guī)砹?b class="flag-6" style="color: red">I2C系列的合集，可以系統(tǒng)學習I2C協(xié)議。大家趕緊看看吧！ 1、I2C總線：何時使用I2C緩沖器本文討論了使用I2C緩沖區(qū)的用例，好處和應用。在用于嵌入式設備的所有串行接口

2020-09-23 15:28:10

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I2C總線物理拓撲結構_I2C總線協(xié)議解析

2020-09-24 14:12:09

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i2c總線用來做什么_i2c總線數(shù)據(jù)傳輸過程

I2C總線控制器為微控制器或微處理器提供控制I2C總線的接口，它控制所有I2C總線的特殊序列、協(xié)議、仲裁、時序，這里指MPC8250提供的I2C總線控制接口。

2020-11-24 14:16:18

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I2C總線協(xié)議操作介紹

I2C總線物理拓撲結構 I2C 總線在物理連接上非常簡單，分別由SDA(串行數(shù)據(jù)線)和SCL(串行時鐘線)及上拉電阻組成。通信原理是通過對SCL和SDA線高低電平時序的控制，來產(chǎn)生I2C

2022-02-09 14:08:17

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關于I2C總線協(xié)議，你想了解的都在這兒了！

I2C總線物理拓撲結構 I2C 總線在物理連接上非常簡單，分別由SDA(串行數(shù)據(jù)線)和SCL(串行時鐘線)及上拉電阻組成。通信原理是通過對SCL和SDA線高低電平時序的控制，來產(chǎn)生I2C總線

2021-03-02 06:00:24

什么是I2C通信協(xié)議？

在本教程中，我們將學習如何在Raspberry Pi Pico中使用I2C引腳并遍歷I2C掃描器代碼。

2021-04-26 15:08:01

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51單片機模擬I2C協(xié)議

什么是I2C首先需要知道什么是I2C協(xié)議。I2C總線是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線即可在連接于總線上的器件之間傳送信息（摘自百度百科）。I2C主要有

2021-11-23 16:20:38

51單片機——I2C總線

本文主要介紹I2C總線協(xié)議時序圖，并介紹I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式，最后介紹了I2C總線存儲器24C02（E2PROM）

2021-11-23 16:22:33

I2C總線協(xié)議英文資料

I2C總線協(xié)議英文資料

2021-11-24 10:00:06

STM32學習之I2C協(xié)議（讀寫EEPROM）

關于STM32學習分享第七章 I2C協(xié)議（讀寫EEPROM）文章目錄關于STM32學習分享前言二、代碼1.i2c.c2.i2c.h3.main.c總結前言開始！開始！單片機的I2C協(xié)議（讀寫

2021-11-30 15:21:11

一文看懂I2C協(xié)議

文章目錄I2C是什么5種速率4種信號起始信號停止信號數(shù)據(jù)有效性應答信號非應答信號讀寫時序7位和10位地址I2C保留字節(jié)FPGA實測I2C波形SPI和I2C的對比官方標準文檔下載1. I2C官方標準

2021-12-05 19:21:09

硬件I2C驅動MPU6050

I2CI2C有兩條總線線路，分別是SCL（時鐘線）和SDA（數(shù)據(jù)線）。I2C的時序非常重要：讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的時序有點不一樣，在寫程序的時候就體現(xiàn)得到。I2C的SCL高電平時有效，SDA高電平為1

2021-12-06 11:51:12

MPU6050的I2C通信協(xié)議

不同硬件有不同的I2C協(xié)議

2021-12-06 12:21:08

嵌入式內核及驅動開發(fā)-09IIC子系統(tǒng)框架使用（I2C協(xié)議和時序，I2C驅動框架，I2C從設備驅動開發(fā)，MPU6050硬件連接

2021-12-06 14:06:07

傳感器i2c與arduino連接_Nodemcu I2C接口連接Arduino

I2C是一種是串行總線接口連接協(xié)議，它也被稱為TWI(雙線接口)，因為它只使用兩條線纜進行通信，這兩條線分別是SDA(串行數(shù)據(jù))和SCL(串行時鐘)。I2C是一種即時應答的通信協(xié)議，即發(fā)送方在發(fā)送

2021-12-17 18:01:51

硬件I2C與模擬I2C

配置；而軟件I2C是沒有寄存器這個概念的。軟件I2C一般是使用GPIO管腳，用軟件控制SCL,SDA線輸出高低電平，模擬i2c協(xié)議的時序。例如下面這段I2C的開始和結束信號，我們使用GPIOB模擬：I2C接線 GPIO引腳模擬I2C引腳 GPIOB11 ...

2021-12-28 19:14:11

經(jīng)過驗證的GPIO模擬I2C時序代碼

使用STM32的GPIO模擬I2C總線時序，GPIO設置為開漏模式，SDA和SCK外部必須使用上拉電阻，一般是4.7K。開漏模式的好處是，可以同時讀取輸入電平，而無需切換輸入/輸出模式。注意事項：在

2021-12-28 19:36:15

I2C通訊協(xié)議詳解

I2C協(xié)議總結兩個方面物理層電氣特性協(xié)議層I2C基本讀寫過程#寫過程通訊復合格式通訊信號的判斷通訊的起始和停止信號數(shù)據(jù)有效性地址及數(shù)據(jù)方向響應信號通訊過程部分代碼講解總結**順便找一下玩過

2021-12-29 19:32:23

一文看懂I2C協(xié)議

電子行業(yè)最常用的3種串行通訊協(xié)議：UART、SPI和I2C。前面介紹了串口通訊協(xié)議及其FPGA實現(xiàn)，SPI協(xié)議。本篇文章介紹I2C通訊協(xié)議及其FPGA實...

2022-01-25 18:32:53

什么是I2C協(xié)議？I2C的功能特點有哪些

I2C協(xié)議是一個允許多個 “從機” 芯片和一個或更多的 “主機” 芯片進行通訊的協(xié)議。它就像串行外設接口（SPI）一樣，只能用于短距離通信。

2022-09-06 10:03:31

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深度剖析I2C總線協(xié)議

2023-02-11 09:54:39

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簡述I2C總線協(xié)議

2023-02-13 10:14:21

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I2C通信協(xié)議及其工作原理

"也許你聽說過I2C，或者你也正在使用I2C，但你有沒有了解過什么是I2C？I2C是如何工作的？讓我們一起了解一下什么是I2C？以及它的工作原理吧！"

2023-04-19 09:36:17

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I2C通信協(xié)議：了解I2C Primer、 PMBus和SMBus

I2C Primer的基本特性和標準，并重點說明在通信實現(xiàn)過程中如何正確使用該協(xié)議。從I2C的基本原理出發(fā)，我們將介紹其變體子集——系統(tǒng)管理總線(SMBus)和電源管理總線(PMBus)——的可用性及二者的區(qū)別。這三種協(xié)議各有專門的功能，旨在滿足不同的客戶需求。

2023-06-15 15:29:01

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關于I2C協(xié)議介紹

你好，我是愛吃魚香ROS的小魚。本節(jié)主要介紹I2C協(xié)議，并將其主要特點拎出來和大家說說。

2023-07-13 15:04:33

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使用I2C協(xié)議點亮OLED

你好，我是愛吃魚香ROS的小魚。本節(jié)我們就嘗試直接使用I2C協(xié)議來點亮OLED，因為主要測試I2C協(xié)議，所以對于復雜的顯示處理部分小魚就略過了，畢竟有方便的開源庫使用，我們也不用那么糾結，如果實在想使用I2C直接驅動OLED，可以去看小魚在雷達驅動板上手擼的代碼。

2023-07-15 16:47:56

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I2C debug出現(xiàn)問題怎么解決

錯誤； I2C slave 設備不處于正常工作狀態(tài)，比如未給電，錯誤的上電時序等；時序不符合 I2C slave 設備所要求也會產(chǎn)生 Nack 信號。 3、當外設對于讀時序要求

2023-07-22 15:00:27

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I2C通訊協(xié)議

I2C通訊協(xié)議是一種由飛利浦公司開發(fā)的串行通信協(xié)議，具有引腳少、硬件實現(xiàn)簡單、可擴展性強等優(yōu)點。它僅使用兩條線（SCL時鐘線和SDA數(shù)據(jù)線）就能實現(xiàn)多機通訊，數(shù)據(jù)傳輸速率有標準模式（100kbps）、快速模式（400kbps）和高速模式（3.4Mbps）。

2023-08-04 11:39:17

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I2C串行總線協(xié)議是什么？I2C總線有哪些優(yōu)點？

I2C串行總線協(xié)議是什么？I2C總線有哪些優(yōu)點？ I2C（Inter-Integrated Circuit）是一種串行總線協(xié)議，由Philips（現(xiàn)為NXP Semiconductors公司）在

2023-09-12 11:18:17

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i.MX RT1010的I2C Slave時鐘延展功能小記

i.MX RT1010的I2C Slave時鐘延展功能小記

2023-09-27 16:22:47

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i2c采樣是上升沿嗎？

i2c采樣是上升沿嗎？? I2C采樣是指在I2C總線上對數(shù)據(jù)進行采樣。在I2C總線上，數(shù)據(jù)的傳輸是通過2條線傳遞。一條是時鐘線（SCL），另一條是數(shù)據(jù)線（SDA）。采樣的目的是為了準確地讀取或寫入

2023-09-19 17:16:05

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UART、SPI、I2C比較串口通信介紹

，較少用于遠距離通信。 SPI實現(xiàn)要簡單一些，UART需要固定的波特率，就是說兩位數(shù)據(jù)的間隔要相等，而SPI則無所謂，因為它是有時鐘的協(xié)議。 I2C的速度比SPI慢一點，協(xié)議比SPI復雜一點，但是連線也比標準的SPI要少。 UART一幀可以傳5/6/7/8位，I2C必須是8位。I2C和SPI都從最高位開

2023-11-09 18:06:42

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i2c工作原理及使用方法

的標準。 I2C協(xié)議具有以下特點：簡單：I2C使用兩根線（數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL）進行通信，極大地簡化了連接的線路。多主機：支持多個主機設備同時連接到總線上，可以進行多路復用和地址選擇。高速：I2C的速度可以達到幾百KHz甚至幾MHz，具備一定的傳輸速度。雙向：I2C協(xié)議支持雙向通信，設備可

2023-12-19 16:17:30

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i2c接口和spi接口區(qū)別

重要的區(qū)別。 I2C接口和SPI接口都屬于串行通信接口標準，廣泛應用在嵌入式系統(tǒng)和電子設備中。它們之間的主要區(qū)別在于通信協(xié)議、電氣特性、速度和適用場景等方面。 I2C接口使用兩根線進行通信：時鐘線

2023-12-25 15:02:06

5634

詳解I2C接口協(xié)議

I2C總線是由荷蘭皇家飛利浦Philips公司(現(xiàn)恩智浦NXP半導體)開發(fā)的一種簡單的雙向兩線制總線協(xié)議標準。

2024-03-07 10:22:20

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什么是I2C協(xié)議 I2C總線的控制邏輯

在實際使用過程中，I2C比較容易出現(xiàn)的一個問題就是死鎖，死鎖在I2C中主要表現(xiàn)為：I2C死鎖時表現(xiàn)為SCL為高，SDA一直為低。

2024-03-12 09:17:41

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I2C總線協(xié)議的工作原理和尋址格式

I2C（Inter-Integrated Circuit）總線協(xié)議，即集成電路總線協(xié)議，是一種用于連接微控制器及其外圍設備的串行總線協(xié)議。I2C總線以其簡單的兩線制連接、高可靠性、高集成度和易于擴展

2024-05-27 15:47:41

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簡單認識I2C通信協(xié)議

I2C（Inter-Integrated Circuit）通信協(xié)議是由飛利浦公司（現(xiàn)為恩智浦半導體）開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線協(xié)議。自1982年發(fā)布以來，I2C協(xié)議因其高效、靈活和易于實現(xiàn)的特點，在電子設備間的數(shù)據(jù)交換中得到了廣泛應用。以下是對I2C通信協(xié)議的詳細簡述。

2024-07-25 18:06:22

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I2C協(xié)議的基礎知識

本文從I2C協(xié)議的概述開始，描述協(xié)議的歷史、不同速度模式、物理層和數(shù)據(jù)幀結構，最后介紹I2C混合電壓系統(tǒng)中電平兼容性以及上拉電阻大小計算。

2024-10-22 15:51:28

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I2C總線通信原理如何設計I2C總線電路

、高效的通信接口標準。I2C總線通信原理主要包括以下要點：總線結構： I2C總線僅使用兩條信號線，即串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時鐘線（SCL）。 SDA線路用于傳輸實際的數(shù)據(jù)信息，而SCL線路則用于同步通信的時鐘信號。通信過程：主設備發(fā)起總線開始信號：將SDA線路從高電平拉低，然

2025-01-31 15:01:00

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