I2C总线数据传输协议详解：字节格式与响应机制

本资源主要介绍了I2C（Inter-Integrated Circuit）总线的传输数据规范，这是一种广泛应用于低速、双向通信场合的接口标准。I2C总线以其简单易用、设备寻址灵活和低功耗的特点在嵌入式系统和微控制器领域中占据重要地位。 1. 字节格式： 在I2C传输中，每个字节占用8位，无固定数据包大小限制，但每个字节后都需要跟随一个响应位。数据的最高位（MSB）首先传输，如果从机需要处理内部事务，如中断服务程序，可以暂时让SCL（时钟线）保持低电平，主机进入等待状态。对于支持CBUS兼容的器件，可以采用不同的格式，比如通过产生停止条件来终止一个字节的传输，此时可能不会产生响应。 2. 响应机制： 数据传输必须伴随响应，发送方在响应时钟期间释放SDA（数据线），接收方在此期间将SDA拉低，形成稳定的低电平。从机应在接收到每个字节后产生响应，除非是CBUS地址开头的报文。若从机无法响应，如忙于执行实时任务，需要保持数据线高电平，主机则会通过停止条件或重复起始来处理。 3. 地址格式与寻址： 7位地址格式被广泛使用，分为广播呼叫地址、起始字节和CBUS兼容性。10位寻址用于支持更多的设备。在数据传输开始时，第一个字节的位定义了地址和操作类型。 4. 传输模式： 提供了标准模式、快速模式和Hs（High Speed）模式，每种模式有不同的数据传输速率和时序要求。例如，快速模式允许更快的数据传输，而Hs模式提供更高的速度，包括高速传输格式、模式切换的规则以及不同速度总线系统的兼容性处理。 5. 电气规范和连接： 详细规定了I2C器件与总线线路的电气连接，包括电阻Rp和RS的范围，以及针对不同模式（标准、快速和Hs）的接口要求。此外，还提供了关于快速模式器件的斜率控制输出级、开关上拉电路以及总线线路配置的信息。 这份文档详尽地阐述了I2C总线的数据传输协议，包括其结构、时序控制、地址格式以及不同模式下的工作方式，对理解和设计基于I2C的嵌入式系统具有重要参考价值。