本页翻译不是最新的。点击此处可查看最新英文版本。

支持 I2C 通信

I2C，亦称集成电路，是一种用于集成电路和低速外围设备通信的同步片间互联协议。一些常见的基于 I2C 的设备包括 EEPROM、热传感器和实时时钟。I2C Controller Write 模块和 I2C Controller Read 模块支持与 I2C 设备通信。

设备上的 I2C 总线有一个 I2C 控制器，它连接到两条双向信号线：串行数据线 (SDA) 和串行时钟线 (SCL)。这两条线连接到所连 I2C 外围设备上的一对引脚。I2C 外围设备具有唯一 7 位或 10 位地址，由制造商提供。如果地址不唯一，请参考设备数据手册以重新配置地址。

控制器节点生成一个时钟信号并启动与外围设备的通信。外设节点接收时钟，并向 I2C 控制器确认以作为响应。

I2C 使用以下通信模式：

  • 控制器发送：I2C 控制器将数据写入 I2C 外围设备

  • 控制器接收：I2C 控制器从 I2C 外围设备读取数据

  • 外设发送：I2C 外设将数据写入 I2C 控制器

  • 外设接收：I2C 外设从 I2C 控制器读取数据

开始和停止条件

I2C 消息由起始位、要传输的数据和停止位组成。

当 SCL 仍处于高电平时，SDA 从高电平变为低电平表示开始条件。当 SCL 保持在高电平时，SDA 从低电平变为高电平表示停止条件。所有其他 SDA 转换都在 SCL 处于低电平时发生。

数据应答

I2C 通信将数据字节定义为 8 位长度。I2C 可以传输单字节或多字节的数据。在数据传输期间，每个字节后都有一个应答 ACK 信号。ACK 的时钟由控制器生成，而接收端（控制器或外设）通过在应答时钟脉冲处于高电平时拉低 SDA 并使其保持低电平来生成 ACK。

如果 SDA 在应答期间未被拉低，则表明接收端处于 NACK 状态（未应答）。如果外设未准备好传输或接收下一个数据字节，它会保持 SCL 处于低电平状态，从而使控制器进入等待状态。一旦外设准备就绪并释放 SCL，就会恢复正常的数据传输。

I2C 读/写

I2C 读/写入操作如下进行：

  1. I2C 控制器通过发送开始条件，后跟 7 位外设地址和指示写 (0)/读 (1) 的第 8 位来启动通信。

  2. 控制器释放 SDA 并等待来自外围设备的 ACK。

  3. 如果外设在总线上，它会回复一个 ACK 作为应答。

  4. 控制器继续处于发送或接收模式（根据其发送的读取或写入位），外设继续处于对应模式（分别为接收或发送）。

  5. 控制器通过发送停止条件来终止数据传输。

下图显示了 I2C 外围设备上的单字节读写。

I2C 寄存器读/写

I2C 寄存器的读/写入操作如下：

  1. I2C 控制器通过发送开始条件，后跟 7 位外设地址和指示写 (0)/读 (1) 的第 8 位来启动通信。

  2. 控制器释放 SDA 并等待来自外围设备的 ACK。

  3. 如果外设在总线上，它会回复一个 ACK 作为应答。

  4. 然后，控制器写入它要访问的外设的寄存器地址。

  5. 一旦外设确认寄存器地址后，控制器就开始发送数据字节，并在每个写/读字节得到 ACK 应答后继续传输。

  6. 控制器通过发送停止条件来终止数据传输。

下图显示了对 I2C 外围设备中存在的寄存器的单字节读写过程。