I2C总线详解：从串行EPROM扩展到数据传输

"本文主要介绍了I2C串行总线的基本概念、工作原理以及在串行E2PROM扩展中的应用。重点讲述了I2C总线的构成、数据传输方式，包括起始和终止信号、数据位的有效性规定以及数据传送格式。文中还提到了I2C总线在多主机系统中的总线仲裁机制，并举例说明了80C51单片机作为主机的扩展应用。" 在电子设备设计中，I2C总线是一种广泛应用的串行通信协议，由PHLIPS公司开发，适用于多主机系统。该总线结构简单，仅包含两条双向信号线：数据线SDA和时钟线SCL，通过上拉电阻连接到正电源。在空闲状态下，两线均为高电平，低电平信号由任意器件输出时使总线信号降低，实现了线“与”逻辑。每个I2C设备都有唯一地址，确保数据传输的准确性和无冲突性。 I2C总线的数据传输规则规定，数据在时钟信号高电平时必须保持稳定，数据变化只能发生在时钟线SCL为低电平期间。起始和终止信号的定义是关键，起始信号为SCL高电平时SDA由高至低的变化，终止信号则相反，即SDA在SCL高电平时由低至高的转换。这两个信号由主机产生，用于标记数据传输的开始和结束。 在数据传输过程中，接收器件可能需要延迟接收下一个字节，此时可以通过拉低SCL线让主机等待，准备就绪后再释放SCL恢复数据传输。每个字节包含8位数据，按MSB（最高位）优先顺序传输，每个字节后面跟一个应答位，如果从机不能应答，需保持数据线高电平，由主机产生终止信号结束传输。 在80C51单片机系统中，通常采用单主机模式，80C51作为主机与其他I2C兼容设备（如AT24C系列的串行E2PROM）进行通信。这些E2PROM产品有不同的存储容量，如AT24C01的128字节到AT24C16的2K字节，可满足不同存储需求。 总结来说，I2C总线以其高效、简洁的特性，广泛应用于各种电子设备的接口扩展，尤其在需要与多个外设交互的场合，如扩展E2PROM存储器，提供了简便的解决方案。理解其工作原理和通信规则对于设计和调试嵌入式系统至关重要。