I2C总线最初是由Philips提出的,协议文档《I2C-bus specification and user manual》,目前协议由NXP维护。I2C实际生活中可以找到类似的例子进行说明。上体育课,体育老师与学生进行传球训练。老师发球给学生或者从学生那里接球,现在有多个学生分别是A/B/C/D发球和接球的大致流程如下
- 老师告知提醒学生现在开始发接球活动,start
- 老师说A同学注意,我要扔球给你,地址和方向确定下来
- 老师把球扔出去,数据传输
- A同学接到球以后告诉老师说我接到球了,应答
- 老师确定是否再进行发球,如果相关专题训练结束,结束任务
接球
- 老师说注意啊,start
- 老师说B同学把你的球传给我,地址和方向
- B扔球给老师,传输
- 老师说我收到球了,应答
- 老师根据具体情况决定是否结束,结束
1. I2C协议
1.1. 硬件连接特性
I2C硬件只包含两条线,一条是数据线SDA和一条时钟SCL线,两条线都是双向数据传输的,硬件连接过程中上拉电阻很重要,通过上拉电阻实现信息双向传输,也可以实现时钟的双向管理控制。主从控制器形式是相同的,通过一个三极管来控制输出给对方的高低电平。上拉电阻是高电平链接,在两端都不打开的情况下,两端接受到的结果都是高电平。当主端输入信息时,拉低,这个时候SDL上的信号变为了低电平。同理,从端B如果拉低效果也是一样,两侧都拉低也是一样的效果。同理,时钟线上拉电阻也是同样的效果,可以实现接受数据端直接拉低保证数据时钟线拉低,这样可以告知对端本段一直处于忙碌状态。
1.2. 数据传输格式
I2C主从结构,单主多重设备。I2C协议这种外设链接总线主要是用来实现数据通路,具体实际数据的含义需要设备类型自己定义。数据发送格式大致如下:
- 起始位,SCL保持高电平,SDA数据先由高拉低情况下表示数据要开始进行传输。
- SCL电频变低以后开始数据传输,数据传输7bit,其后一个bit是表示读写方向(之后的数据传输是8bit都是数据位)。这8个数据由主设备决定,从设备不驱动三极管。
- 第9个bit是数据回应为,收到数据位以后SCL会保持一段时间,保证数据读写动作反映结束。保持时间具体决定于设备,性能较好的设备基本不需要这个保持时间。
- 结束以后进一步进行数据传输,实现2、3步骤的反复执行
- 结束以后SCL保持高电平一段时间(开始和结束都要求SCL保持高电平),然后SDA从低电平变为高电平数据传输结束。
2. S3C2440 I2C控制器
I2C控制器通过硬件的方式实现了协议中大部分工作内容,协议的实现不是必须是硬件的,如果通过软件方式利用GPIO模拟I2C,会很麻烦,硬件控制器实现了大部分内容。
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