I2C总线原理.docx

什么是I2C总线？ I2C即Inter IC，由Philips公司开发，是当今电子设计中应用非常广泛的串行总线之一，主要用于电压、温度监控，EEPROM数据的读写，光模块的管理等。中国通信人博客N*eHh.IpfY+6SI2C总线只有两根线，SCL和SDA，SCL即Serial Clock，串行参考时钟，SDA即Serial Data，串行数据。I2C总线的速率能达到多少？ 标准模式下：100Kbpsy,I W J-a*k0 快速模式下：400Kbps中国通信人博客1_ QZe uh 高速模式下：3.4Mbps中国通信人博客0u1T+V+_?&J8*nK I2C总线结构如下图所示： 如上图所示，I2C是OC或OD输出结构，使用时必须在芯片外部进行上拉，上拉电阻R的取值根据I2C总线上所挂器件数量及I2C总线的速率有关，一般是标准模式下R选择10kohm，快速模式下R选取1kohm，I2C总线上挂的I2C器件越多，就要求I2C的驱动能力越强，R的取值就要越小，实际设计中，一般是先选取4.7kohm上拉电阻，然后在调试的时候根据实测的I2C波形再调整R的值。中国通信人博客 jA#m;D+X&L K)wI2C总线上最多能挂多少个I2C器件？:Ba O$J QQ&Z0中国通信人博客!ieTKus#c.r:C I2C总线上允许挂接I2C器件的数量由两个条件决定： 1).I2C从设备的地址位数。I2C标准中有7位地址和10位地址两种。如果是7位地址，允许挂接的I2C器件数量为：27128，如果是10位地址，允许挂接的I2C器件数量为：2101024，一般I2C总线上挂接的I2C器件不会太多，所以现在几乎所有的I2C器件都使用7位地址。 2).挂在I2C总线上所有I2C器件的管脚寄生电容之和。I2C总线规范要求，I2C总线容性负载最大不能超过470pF。I2C总线是如何工作的？中国通信人博客-r d5w8njz uX 1).I2C总线传输的特点。 I2C总线按字节传输，即每次传输8bits二进制数据，传输完毕后等待接收端的应答信号ACK，收到应答信号后再传输下一字节。等不到ACK信号后，传输终止。空闲情况下，SCL和SDA都处于高电平状态。中国通信人博客8h.h.Zv$Hp 2).如何判断一次传输的开始？中国通信人博客:p l)Cf)jP!MS 中国通信人博客Bf#H$N5u9U 如上图所示，I2C总线传输开始的标志是：SCL信号处于高电平期间，SDA信号出现一个由高电平向低电平的跳变。 3).如何判断一次传输的结束？4ZD9&3R6ytG2U0 如上图所示，I2C总线传输结束的标志是：SCL信号处于高电平期间，SDA信号出现一个由低电平向高电平的跳变。跟开始标识正好相反。 4).什么样的I2C数据才是有效的。O B9C R+Tw!G+S0 中国通信人博客 kn+V(d6H在SCL处于高电平期间，SDA保持状态稳定的数据才是有效数据，只有在SCL处于低电平状态时，SDA才允许状态切换。前面已经讲过了，SCL高电平期间，SDA状态发生改变，是传输开始/.结束的标志。中国通信人博客1jvf4E2p _ I2C总线的主要时序参数有哪些？中国通信人博客;C(K:Y%r l I2C总线的主要时序参数有：开始建立时间t SU:STA，开始保持时间t HD:STA，数据建立时间t SU:DAT，数据保持时间t SU:DAT ，结束建立时间t SU:STO 。如下图所示：9D1U%Vw4E &D Ix4W0 中国通信人博客3Us&| ?(vN2P 开始建立时间：SCL上升至幅度的90%与SDA下降至幅度的90%之间的时间间隔；中国通信人博客cBY V e tD#(F* 开始保持时间：SDA下降至幅度的10%与SCL下降至幅度的10%之间的时间间隔；中国通信人博客,4YKIp/L1 数据建立时间：SDA上升至幅度的90%或SDA下降至幅度的10%与SCL上升至幅度的10%之间的时间间隔；Dx| E)eKbX0 数据保持时间：SCL下降至幅度的10%与SDA上升至幅度的10%或SDA下降至幅度的90%之间的时间间隔；R-OBeYI,g0 结束建立时间：SCL上升至幅度的90%与SDA上升至幅度的90%之间的时间间隔；d4jB vo,A0 I2C总线的时序参数要求：中国通信人博客1ot5acCP c+pI:z+Guh UJPh0 I2C总线如何进行读写操作？中国通信人博客2I?/p*v$9bCv+I: 中国通信人博客 OAd-N K;s#F如上图所示，I2C开始传输时，第一个字节的前7bit是地址信息(7位地址器件)，第8bit是操作标识，为“0”时表示写操作，为“1”时表示读操作，第9个时钟周期是应答信号ACK，低有效，高电平表示无应答，传输终止。在上图中还可以看出，正常情况下，写操作是I2C主设备方发起终止操作的，而读操作时，I2C主控制器在接收完最后一个数据后，不对从设备进行应答，传输终止。 I2C总线案例分析中国通信人博客.O Y)wtOUe6a8su/j:NU 问题描述：在测试某I2C总线时，发现SDA数据线上有毛刺，而且出现的位置很有规律，一般在第9，18，27-时钟周期的后面。如下图所示。*INZcTP?8LD0 中国通信人博客 w/VCED J9 问题分析：中国通信人博客Bat8D5e%n7u 中国通信人博客V2d?Ne 如上图所示，t1是I2C总线上的Slave设备应答信号ACK(第9个时钟周期输出)相对与参考时钟SCL下降沿的滞后时间。数据方向是Slave-Master。t 2是I2C总线上的Master设备在第10个时钟输出相对了参考时钟SCL的滞后时间。数据方向是Master-Slave。t是Master设备与Slave设备输出数据延迟的时间差。 Master设备发出最后一个bit数据后，总线的使用权交给Slave设备使用，由Slave设备发出应答信号ACK，该信号在SCL下降沿经t1延迟后发出，在SCL的下一个时钟沿后内经t1后结束。而Master设备在同一个时钟沿，经常t2