4.2 通信协议(二)

一、I2C 协议：两线制，同步通信，半双工，多主多从

特点：

1）两线制总线：I2C仅使用两条线——串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）进行通信，有效降低了连接复杂性。

2）多主多从设备支持：I2C支持多个主设备和多个从设备连接到同一总线上。每个设备都有唯一的地址。

3）可变的时钟速率：I2C总线支持不同的速率模式，如标准模式（100kbps）、快速模式（400kbps）和高速模式（3.4Mbps）。

4）同步通信：I2C是一种同步通信协议，数据传输由时钟信号（SCL）来控制。

5）简单的连接：I2C通信对硬件的要求比较低，很容易在微控制器和外围设备间实现连接。

6）地址分配：每个I2C设备都通过一个7位（实际可用的有 112 个设备）或10位的地址来识别，这使得总线上可连接多个设备。

7）阻塞传输：I2C支持阻塞传输机制，即主设备可以在传输过程中控制总线，防止其他设备发送数据。

8）应用广泛：由于其简单和灵活性，I2C被广泛应用于各种电子产品中，如传感器、LCD显示器。

9）总线仲裁和冲突检测：在多主模式下，I2C能够处理多个主设备同时尝试控制总线的情况。

10）低功耗：I2C总线的设计使其成为低功耗的通信方式，适用于电池供电的设备。

通信协议：

1）起始位：SCL 为高电平时，SDA 由高变低表示起始信号。永远是主机发送。

2）停止位：SCL 为高电平时，SDA 由低变高表示停止信号。永远是主机发送。（主机不想发时，在接收到从机 ACK后，发出停止位；从机不想接受时，主机不再发送应答，主机然后发送停止位）当主机想变更数据方向的时候，会在ACK后，直接略过停止位发送起始位。（原因：防止总线被别的设备抢走。）

起始位和停止位均由主机发出。

3）字节传送方向位：每个字节必须 8 位，先发高位，再发低位（与 UART 相反）。（0是写，1是读，针对于主机来说）

4）应答位（是一个低电平）：发送器每发送完一个字节数据，接收器必须发送 1 位应答位（ACK），即一帧共有 9 位。

信号发送时机：在 SCL 为低电平期间，发送器向数据总线上发送一位数据，再此期间数据线上的信号允许发生变化，SCL 为高电平时，接收器从数据线上读取一位数据。并且在 SCL 为高电平期间，SDA 上的信号不允许发生变化。（低电平发送、高电平读取）

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