I2C 调查

标准I2C协议介绍

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的设备之间通信。I2C的两根线SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)都是双向I/O线，接口电路为开漏输出，需通过上拉电阻接电源VCC，当总线空闲时，两根线都是高电平。

常见的硬件结构图(一个适配器，两根线，若干设备而已)

I2C时序介绍

起始信号

启动信号描述： SCL为高电平时，SDA由高电平变成了低电平

停止信号

停止信号描述：SCL为高电平时，SDA由低电平变成高电平

重启信号

在I2C总线启动了起始信号，并且未启动停止信号过程中，再次发送起始信号，那么这个信号也被称为重启信号

总线闲信号

当SDA和SCL都为高，此时主控制器和从设备都未对这两根线进行操作，仅由I2C的上拉电阻将这两根线拉高

总线忙信号

当主控制器发起了START信号时，到发起STOP信号期间，I2C总线都处于忙状态

读写信号

应答信号

一般情况下，主控制器或者从设备，谁读取到对方的发过来的数据，谁就需要发送应答信号，比如主控制器将数据发送给从设备，从设备接收到后，将在总线上回复应答信号

非应答信号

非应答信号出现有两种情况，一种是异常情况，比如主控制器发送的数据，从设备未回复应答信号，即认为回复的是非应答信号，那么说明在传输数据过程中出现了异常，比如设备地址未设置正常，又比如，在某些需要主设备额外给设备提供时钟的情况下，并没有提供时钟，即从设备未能正常工作，都会认为从设备回复的是NCK。

还有一种是正常情况，即当主控制器接收到了从设备发送的数据后，主控制器主动发送NCK，来告诉从设备，已经成功读取到了数据，不再继续读取数据了。

标准I2C协议读写介绍

I2C写一个寄存器

• 整体流程如下

• 抓包分析如下

  从设备地址为0x34,寄存器地址为0x01，写入的值为0x04

I2C 读一个寄存器

读从设备地址为0x34，寄存器地址为0x01的值

1. 发送START信号
2. 发送设备地址+写命令（0x34+Write）， 等待设备回复ACK
3. 写入即将要读的设备的寄存器地址(0x01),等待设备回复ACK
4. 发送STOP信号
5. 发送START信号（步骤4, 5其实可以合并为一个操作，即重启信号）
6. 发送设备地址+读命令(0x34+Rread)，等待设备回复ACK
7. 读取设备回复的寄存器的值(0x04)，主控制器发送NCK(高电平)，告知设备结束接受数据，再发送STOP信号，停止当次传输

I2C 连续写多个寄存器

标准的I2C支持连续写多个I2C寄存器，需要I2C控制器和I2C从设备都需要支持该标准时，才真正有这个特性。

通过I2C，连续写入n个数据，从设备的某一个基地址（连续，依次写入，硬件一般会自动递增寄存器地址）

I2C 连续读多个寄存器

标准的I2C支持连读读错了I2C寄存器，需要I2C控制器和I2C从设备支持该标准时，才真正有这个特性。

通过I2C，连续读n个数据，从设备的某一个基地址（连续，依次读出，硬件一般会自动递增寄存器地址）

I2C数据仲裁介绍

一般只有在I2C总线系统中同时存在2个I2C住设备时，才会出现总线仲裁失败的问题。

参考链接： I2C总线的仲裁机制