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I2C. tutorial.

此I2C教程向您展示了I2C协议如何或更正确编写 I²c（有时写为IIC）代表ICL IC通信和 用于在单个PCB上的IC之间非常短的距离通信。 它为您提供了一个完全定义的用于多个数据传输的协议 两根电线的设备。

在这方面 I2C. tutorial 您将学习所有关于2线的所有内容 I2C串行协议;使用它是多么容易，它是如何运作的，何时使用它。

I2C.协议用于大量芯片 - 仅仅是其中一些示例 site include the DS1307 （RTC）， SSD1306. （OLED显示）， MCP23017 (Serial 扩张器）。该协议允许您将许多设备连接到一组两根线， 然后用每个设备单独通信。

此I2C教程向您展示I2C协议如何在物理位上运行 级别讨论单个主模式（单个控制设备），即 在一个小系统中为I2C最常用的用途。

注意：您可以找到主人 模式软I2C例程 DS1307 RTC.项目。

注意：一些人 制造商避免支付版税，或避免专利问题 将其称为2个线路协议，但它'S相同的I2C协议（当您时 检查时序图）。

速度

I2C.是一种串行协议，可以以100kHz的不同速度运行， 400kHz和3.4MHz。并非所有芯片都支持所有速度，但100khz是 通常支持。随着数据串行传输，速度很重要， 因此，更快的时钟允许更快更新。

两根电线

协议的巨大力量是它只需要两根线 可以有许多连接的设备，所有这些都可以传输和接收数据 高速。这节省了大量的PCB接线。

强大的ACK信令

不像 SPI协议，I2C协议具有确认 意味着发送设备知道接收器已接受的功能 数据。因此，I2C在嘈杂的环境中更加强大。

多师

使用I2C，也可以具有使系统更灵活的多个主设备。对于那里的spi 也不是多个主设备的概念，但SPI更快。

I2C. Tutorial - How I2C works

开漏连接。

I2C.通过使用开漏连接工作。这简单地指的是 具有连接的N沟道MOSFET：漏极，门和源。顶端 连接是漏极，中间连接是门（控制器） 较低的连接是源。

激活时（栅极电压>源电压）然后电流流动 从排水到来源。无效（栅极电压< Source voltage) 然后没有电流。

开漏系统简单地意味着多个MOSFET可以是 然后在排水端子连接在一起，然后连接到a 上拉电阻。现在任何MOSFET都可以拉动电压 排水到地面。每个设备都有一个用作开漏的MOSFET 联系。对于I2C，您需要两个开放式漏极连接（时钟和 data).

每个开放式漏极连接（在I2C中有两个SCL和SDA）需要单个上拉电阻。当所有设备都是 inactive then the "pull-ups"将信号线拉到电源电压。

I2C. Start and Address Signalling

在任何时候，主设备都可以通过拉低SDA低电平来启动交易 虽然SCL很高（其他I2C设备识别的唯一具体条件 作为主传输的开始）。

从设备侦听到地址的下一个串行位，以查看是否 它与其自己的地址（每个I2C必须具有唯一地址）。如果 它确实将接下来的7位作为来自主设备的地址，然后它将消耗所遵循的R / W位。

这是读/写位，告诉从站接受数据或在后续事务中生成数据。

当要生成ACK信号时，主设备释放SDA 线路和开漏输出拉高。这允许从设备到 通过将其降低（仅针对该特定位而生成ACK信号 时期）。主设备监视来自从机的此信号的I2C总线。

从站生成回复主设备的确认位。这个 表示它理解地址。进一步下来的图表显示了这一点 graphical form.

掌握和奴隶

Phillips I2C协议定义了掌握的概念和 从设备。主设备只是负责的设备 此时的公共汽车，此设备控制时钟并生成开始 和停止信号。奴隶只是听取总线并采取行动控制和数据 that they are sent.

主站可以将数据发送到从站或从a接收数据 奴隶 - 奴隶不会在自己之间传输数据。

多师

多主操作是一种更复杂的I2C，即让 您在同一总线上有不同的控制设备。你只需要使用 如果您在总线上有多个单片机（并且您想要 他们中的任何一个都是公共汽车大师）。

多主操作涉及公共汽车的仲裁（其中a 主人必须争取控制总线）和时钟同步（每个 可以使用不同的时钟。因为每个的单独的水晶时钟 micro).

注意：此I2C教程中未涵盖多主站 I2C的越常用是使用单个总线主控来控制外围设备 设备e.g.串行存储器，ADC，RTC等

数据和时钟

I2C.接口使用两个双向线，这意味着 任何设备都可以驱动任一线。在单个主系统中主设备 大部分时间都驱动时钟 - 主机负责时钟 奴隶可以影响它慢下来（见下面的慢外设）。

必须将两根电线作为开路收集器/漏极输出驱动，并且必须是 使用一个电阻拉高，每个电阻（即每个I2C线I.E.For 数据和时钟） - 这实现了一个'wired NOR function' - 任何拔拉 电线低导致所有设备看到低逻辑值 - 用于高逻辑值 所有设备必须停止驱动电线。

注意：如果使用I2C，则无法放置任何其他（非I2C）设备 随着两条线的总线在某些时间用作时钟（开始和停止生成 位切换数据行）。所以你不能做一些聪明的事情，如保守 时钟线不活动并使用数据线作为按钮按下检测器（至 save pins).

您经常会发现您实现的设备是I2C兼容但是 它们被标记为使用a'2 wire interface'。制造商正在避免 不使用单词支付版税'I2C'!

有两条电线（如果你包括地面，那么，还有四条电线 包括力量！） - 但是，允许的力量和地面是如此。它们是 根据需要在PCB上使用't really count.

I2C. Tutorial: Signals

SDA：串行数据
SCL：串行时钟

I2C. Tutorial: Typical signalling transaction

I2C. Tutorial : Typical SDA and SCL signals

注意：R / W（0 =写入，1 =读取）。 ACK = 0（通过从机拉低）。

速度

标准时钟速度为100kHz和10kHz，但标准让您使用 从零到100kHz的时钟速度和快速模式（400kHz - 快速模式）。更高的速度（3.4MHz - 高速模式），更苛刻 应用 - 中档PIC获胜'才搞定这个模式！

注意：省略了低速模式（10kHz）作为标准现在 指定操作从0到100kHz的基本系统。

慢速设备可能需要在收集数据或数据时停止总线 服务中断等。它可以在拿着时钟线（SCL）同时执行此操作 低强制大师进入等待状态。大师必须等到SCL 在继续之前发布。

数据传输序列

对I2C的从属读取或写入序列的基本主站如下 the following order:

• 1.发送起始位。
• 2.发送从地址（ADDR）。通常为7位。
  
• 3.发送读（r）-1 / write（w）-0位。
• 4.等待/发送确认位（A）。
• 5.发送/接收数据字节（8位）（数据）。
• 6.期望/发送确认位（a）。
• 7.发送停止位（P）。

注意：您可以使用7位或10位地址。

可以重复序列5和6，使得多字节块 可以读写。

数据传输来自掌握到奴隶的

I2C.教程：从主设备到从属的指令序列数据

主设备发送序列S ADDR W，然后等待 从从设备中确认位（a），从设备只会生成它 内部地址与主服务器发送的值匹配。如果发生这种情况那么 主站发送数据并等待从站的确认（a）。大师 通过生成停止位（或重复）完成字节传输 start).

从奴隶到掌握的数据传输

I2C.教程：从掌握从掌握的指令序列数据

当主机从奴隶读取但在此时，发生类似的过程 案例，而不是W，R是发送的。数据从奴隶发送到 the master the 掌握 发送确认（a）。如果代替主人 不想要任何更多数据，它必须发送指示的不安全 它应该释放总线的奴隶。这让主人发送停止或 重复开始信号。

设备地址

您在I2C总线上使用的每个设备必须具有唯一的地址。 对于一些设备，例如串行内存您可以使用较低的地址位使用 设备上的输入引脚其他具有固定内部地址设置，例如，一个 实时时钟DS1307。您可以在同一IC总线上放置几个内存设备 通过使用不同的地址。

每个设备制造商都被分配了一组地址，因此设备应 彼此不冲突。

注意：最大设备数量限制为数字 可用地址（并且您需要非冲突地址）和由此 总线电容总线（最大400pf）。

一般呼叫

常规呼叫地址是一个保留的地址 总线主站的输出应解决应响应的所有设备 一个确认。值是0000000（7位）并由主机写入 0000000W。如果设备不需要来自常规调用的数据，则它不需要 to respond to it.

保留地址

0000 000 1开始字节 - 慢 没有i2c h / w的micros
0000 001 x CBUS地址 - 不同的总线协议
0000 010 x为不同的总线格式保留
0000 011 x保留未来目的
0000 1xx x HS模式主代码
1111 1xx x保留未来目的
1111 0xx x 10位从站寻址

其中大部分都不适用于PIC微控制器 除了可能启动字节和10位寻址。

开始（s）和stop（p）位

开始（s）和stop（p）位是可以是唯一的信号 在公共汽车上生成但是 只要 by a bus master.

通过I2C从设备接收开始位重置其 内部总线逻辑。这可以随时完成，因此如果您可以强制重新启动 即使在沟通中间也出了任何问题。

启动和停止位被定义为上升或下降边缘 时钟线保持高的数据线。

I2C.教程：启动和停止信号定义

开始条件	scl = 1， SDA falling edge
停止条件（P）	scl = 1， SDA rising edge

下图以图形方式显示了上述信息 - 这些是您在I2C总线上看到的信号。

I2C. Tutorial : 开始（s）和stop（p）位.

注意：在单个主系统中，唯一的区别 奴隶和主人是主人'■能够生成启动和停止位。 奴隶和主站都可以控制SDA和SCL。

重复开始（SR）

一开始就像你问自己一样令人困惑 为什么在功能上与序列相同时，为什么

S addr（r / w）数据a p

唯一的区别是，对于重复开始，您可以重复 从止动位开始的序列（用另一个替换停止位 start bit).

S ADDR（R / W）数据a SR ADDR（R / W）数据A P

你可以无限期地做到这一点。

注意：接收S或SR强制任何I2C设备复位 它的内部总线逻辑，所以发送S或SR真的重置所有总线 设备。这可以完成 随时 - 它是一个强制重置。

SR位存在的主要原因是多主站 当前总线主控不想释放其的配置 掌握。使用重复的开始保持总线忙碌，以便没有其他主人 can grab the bus.

因为在单个主配置中使用时 is just a curiosity.

数据

所有数据块都由8位组成。初始块有7个 地址位，后跟方向位（读或写）。以下块有 8数据位。在每个块之间挤压确认位。

每个数据字节首先传输MSB，包括地址 byte.

要允许主数据的开始和停止位生成数据 当时钟（SCL）高时，不得更改线（SDA） - 它只能是 当时钟很低时改变。

承认

确认位（由接收设备生成） 表示数据传输的发射机正常。请注意 确认位的时钟脉冲始终由总线主控器创建。

确认数据位由主设备或 从属取决于数据方向。对于奴隶的主人写作（W） 确认由从站生成。对于主接收（R）数据 从从站生成Acknowledge位。

承认	0 volts
不承认	高的 volts

ACK数据大师 - > slave

在这种情况下，从机生成确认信号。

当总线主掌握收到不承认的问题时 传输失败，主人必须生成停止或重复开始 abort the sequence.

ACK数据奴隶 - > master

在这种情况下，主设备生成确认信号。

通常，主人将在它有后生成确认 收到数据，但要向从设备指示不需要更多数据 最后一个字节传输主机必须生成一个'not-acknowledge'. This indicates 对于它应该停止发送数据的奴隶。然后，主人可以生成 停止位（或重复开始）。

一般呼叫

常规呼叫函数是必须接受的专门命令 所有设备上的所有设备。它允许主设备与所有设备通信 同时 - 给他们一些数据。也许你会用它来命令 在处理器中的看门狗超时的情况下软件重置。

I2C. Tutorial : Specifics for the 16F88

引脚配置

要在16F88中使用I2C模式，必须是SDA和SCL引脚 初始化为输入（TRIS位= 1），以便创建开放漏极效果。 通过将它们设置为输入，它们不会驱动电线和外部拉力 UP电阻会使信号高。

16F88从模式

16F88完全实现除常规之外的所有从功能 call.

• 全从动模式

一般呼叫功能并不重要，因为它非常重要 专门命令总线上的所有设备使用一些数据。

通过驱动信号线和低输出来产生低输出 将引脚方向更改为输出。通过改变产生高输出 引脚向输入方向使外部电阻拉动信号 high.

在从模式中，此操作由SSP模块为您完成 （SDA和SCL的寄存器的输出被自动驱动 - 无论寄存器值的状态如何）。

16F88主模式

基本上存在非常有限的主模式功能。

提供了两个元素：

• 中断
• PIN控制

16F88中断

有两个中断激活在接收到a 开始或停止条件。这两个中断仅在多主站中有用 模式系统，非主设备需要检测开始 和停止条件。因此，对于单个主系统，它们暂无用 all!

16F88 PIN控制

注意当SSP模块是活动的SDA和SCL输出时 无论寄存器值的状态如何，始终设置为零。所以你们所有人 必须做的是控制端口方向。

在主模式（16F88）SDA和SCL中必须使用 software.

I2C. Tutorial : Specifics for 16F877A

它为你做了一切！

• 完整的主模式。
• 全从动模式。
• 全呼叫。

注意：如果您希望具有完整主机和从模式的芯片 操作在PIC芯片中查找MSSP模块。 16F877A - 然后你赢了't 需要更多软件 - 只需驾驶模块。

pic项目示例

DS1307 实时时钟（咬击 I2C).

arduino.的例子

BMP280 Pressure sensor

MCP23017 IO expander.

ADS1115. 16 bit ADC.

AXD345 Accelerometer.

MCP4725 DAC with memory.

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