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嵌入式开发之STM32学习笔记day16

news 2025/6/4 18:39:06

STM32F103C8T6 I2C通信协议

1 I2C简介

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种两线制的串行通信协议，广泛应用于微控制器与外围设备之间的数据传输，它支持多主多从的通信模式，允许多个设备连接在同一总线上，通过7位或10位的唯一地址进行识别，数据传输与时钟信号同步，支持标准模式（100 kbit/s）、快速模式（400 kbit/s）和高速模式（3.4 Mbit/s），并且通过起始和停止条件来标识通信的开始和结束，以及通过应答信号（ACK/NACK）来确认数据接收，因其简单、可靠且成本效益高，I2C协议成为许多嵌入式系统和微控制器系统中首选的通信协议。

I2C（Inter IC Bus）是由Philips公司开发的一种通用数据总线；两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）；同步，半双工；带数据应答；支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）；所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起；设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式；SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右。

2 I2C时序基本单元

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平

终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节

接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）

发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答；

接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）；

指定地址写：对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）

这张图片显示的是I2C（Inter-Integrated Circuit）通信协议的波形图，它是一种用于连接微控制器和外围设备的两线制串行通信协议。图中展示了SCL（串行时钟线）和SDA（串行数据线）上的信号波形。

起始条件（S）：通信开始于一个起始条件，由SDA线在SCL线为高电平时从高电平跳变到低电平。
发送字节（Send Byte）：
- 第一个发送的字节是0xD0，这通常包含从设备的地址和读/写（R/W）位。图中显示了7位地址后跟一个位R/W位，其中R/W位为0表示写操作。
- 第二个发送的字节是0x19，这是寄存器地址，用于指定从设备中读取或写入数据的寄存器位置。
- 第三个发送的字节是0xAA，这是要写入从设备的数据。
应答信号（RA:0）：在每个字节发送后，从设备通过拉低SDA线来发送一个应答信号（ACK），表示已成功接收到该字节。
停止条件（P）：通信结束于一个停止条件，由SDA线在SCL线为高电平时从低电平跳变到高电平。