例说 I2C 通信

背景介绍：
Sugar 这两天玩了玩 JetBot，就是用 Nvidia Jetson Nano 做的智能小车。
其中小车马达的驱动模块用的是 I2C 的马达驱动板。
本篇 Sugar 就从硬件角度说一说 I2C 总线。

I2C 设备的电路约定

一、典型电路

二、约定

1、设备空闲，输出高阻态。若所有设备空闲，则总线(SCL、SDA)被上拉成高电平。
2、总线上的设备开漏输出（输出 1 是高阻态）。
3、大多数是 7 位设备地址（最多 128 个设备）。当说成 8 位地址的时候带上“读”、“写”以与 7 位地址做区分，如：8位写地址（末位0），8位读地址（末位1）。
4、从调试经验讲（忽略微观上的“数据建立时间”）：在 SCL 上升沿读取 SDA。
5、二进制数据位的排列方式：MSB 在左， LSB 在右。
6、数据发送方每发送一个 Byte，数据接收方要在总线上回一个应答(即：ACK-低电平/NACK-高电平)
7、主机主动：通信由主机发起，由主机结束。

在以上约定下，以主机向从机发送数据为例，描述一下通信过程：主机在收到从机应答（0）后开始发送数据，每个字节从机都会有应答（0），若收到非 0 的应答（NACK）则主机停止写入。

通信的起止

1、起：SDA 在 SCL 高时产生下降沿。
2、止：SDA 在 SCL 高时产生上升沿。

注：起、止信号均由主机发出。

交替应答

在约定中说道“数据发送方每发完 1 个 Byte，数据接收方要在总线上回一个应答（ACK/NACK）。”

这里说的“数据发送方”和“数据接收方”与 I2C 通信的“主机”与“从机”不是一个范畴的概念，千万不要混淆。

按照约定，数据发送端发完一个 Byte 后要释放总线控制权（即 SDA 线的控制权），以便让数据接收方能通过总线（SDA 线）给出应答。这个“释放总线控制权”与约定的“开漏输出”是相关的，即：发送完成后输出高阻态，从而使得 I2C 总线的 SDA 通过上拉电阻取得高电平，以便对方能够得知总线空闲并给出应答。

用逻辑分析仪看 I2C 通信

1、在多线程下，总线的 SCK 不一定是均匀的。

2、在通信未结束时，主机可以由写入转为读取。转换时重新发一个“起始”信号就可以了。

3、主机结束通信。

这里注意：一次通信结束后必须释放总线控制权，让 SCL 和 SDA 都是高电平。

4、二进制“高位在前”，或者说 MSB 在左、LSB 在右。

猜你喜欢