Linux下I2c总线协议系列(一)i2c的概念以及i2c协议

在平常开发过程中,牵扯到IC与IC之间通讯是非常频繁的,硬件上使用各种总线BUS,将不同的外设IC 与中央处理器CPU相连接,从而使得控制外设的效果。I2C总线应该是最常见,最方便的总线之一。希望归纳总结出一个系列,来说明I2c总线的工作原理,以及程序当中如何对其进行抽象,并编程的。

该篇打算介绍一下I2C,让大家有个初步的了解,后续再介绍Linux编程当中是如何对其抽象的。

1、I2C的概念:inter-integrated circuit,翻译过来即是片内串行总线。是由一根串行数据线SDA和一根串行时钟线SCL构成的两线式串行总线。

I2C的特性characteristic

a、是一种半双工通讯的总线协议

b、在i2c总线上主和从、发和收的关系不是恒定的,而是取决于此时数据传送方向。

下图是I2C总线,在硬件原理图当中大概的连接。


二、I2c总线的协议和时序图Timing chart

 1.I2C协议
   2条双向串行线,一条数据线SDA,一条时钟线SCL。
   SDA传输数据是大端传输,每次传输8bit,即一字节。记住数据信息每次传输8bit,本人面试还被问到了。
   支持多主控(multimastering),任何时间点只能有一个主控。

   总线上每个设备都有自己的一个addr,共7个bit,广播地址全0.=device address 是7bit,是唯一的,然后最终要寻址的是IC上的寄存器,所以还有一个寄存器地址register address 是占8bit。(下面I2C的读/写过程会用到)

   系统中可能有多个同种芯片,为此addr分为固定部分和可编程部份,细节视芯片而定,看datasheet。

1.1 I2C位传输
   数据传输:SCL为高电平时,SDA线若保持稳定,那么SDA上是在传输数据bit;
   若SDA发生跳变,则用来表示一个会话的开始或结束(后面讲)
   数据改变:SCL为低电平时,SDA线才能改变传输的bit
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  1.2 I2C开始和结束信号
    开始信号:SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,开始传送数据。
   结束信号:SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,结束传送数据。

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1.3 I2C应答信号

   Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。
   即在第9个clock,若从IC发ACK,SDA会被拉低。
   若没有ACK,SDA会被置高,这会引起Master发生RESTART或STOP流程,如下所示:
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  1.4 I2C写流程
写寄存器的标准流程为:
1.    Master发起START
2.    Master发送I2C addr(7bit)和w操作0(1bit),等待ACK
3.    Slave发送ACK
4.    Master发送reg addr(8bit),等待ACK
5.    Slave发送ACK
6.    Master发送data(8bit),即要写入寄存器中的数据,等待ACK
7.    Slave发送ACK
8.    第6步和第7步可以重复多次,即顺序写多个寄存器
9.    Master发起STOP

写一个寄存器
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  写多个寄存器
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  1.5 I2C读流程

读寄存器的标准流程为:
1.    Master发送I2C addr(7bit)和w操作1(1bit),等待ACK
2.    Slave发送ACK
3.    Master发送reg addr(8bit),等待ACK
4.    Slave发送ACK
5.    Master发起START
6.    Master发送I2C addr(7bit)和r操作1(1bit),等待ACK
7.    Slave发送ACK
8.    Slave发送data(8bit),即寄存器里的值
9.    Master发送ACK
10.    第8步和第9步可以重复多次,即顺序读多个寄存器

读一个寄存器
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  读多个寄存器
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本文参考博客:https://blog.csdn.net/subkiller/article/details/6854910

下一篇打算分析,I2c总线在Linux编程中的代码实现。



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转载自blog.csdn.net/clam_zxf/article/details/80616004