I2C总线：独特地址机制与数据传输流程详解

I2C总线是一种由Philips公司（现为NXP Semiconductors）开发的高性能串行通信协议，专为多主机系统设计，其主要特点是仅有两条双向信号线：SDA（Serial Data）用于数据传输，SCL（Serial Clock）用于同步时钟。每个连接到I2C总线的设备都拥有唯一的7位或10位地址，这确保了数据的准确传输。 在I2C通信中，数据传输的过程相当严谨。首先，主设备会发送起始信号，即在SCL为高电平时，SDA从高电平下降。接着，主设备发送寻址信号，包括7位地址和读写位，用于指定目标从设备。从设备收到寻址信号后，会检查其自身的地址是否匹配，如果匹配，就确认连接。 数据的有效性在I2C总线上非常重要，数据必须在SCL为低电平期间才能改变，这样可以保证数据的同步。发送过程中，每个字节的最高位（MSB）先传输，每传输一个字节后紧接着发送一个应答位，总共为9位，确认数据的接收正确性。 在传输过程中，如果接收器需要处理其他任务而无法立即响应，它可以通过拉低SCL线使主机进入等待状态，待准备就绪后再恢复SCL线的高电平，从而继续数据传输。结束时，主设备发送终止信号，即在SCL为高电平时，SDA从低电平上升。 I2C总线的起始和终止信号由主设备主动控制，这些信号的发送标志着数据传输的开始和结束，确保总线的使用权得到管理。通过这种简单而高效的通信机制，I2C广泛应用于各种嵌入式系统和电子设备中，如传感器、显示器、存储器等，因为它支持低功耗、长距离和多器件连接，大大简化了系统设计。