"基于模拟I2C总线的多主通信技术主要关注如何在没有内置I2C接口的微控制器中实现这一功能。通过延时接收比较的仲裁方法,普通MCU也能参与到I2C总线的多主通信中,促进I2C总线的广泛应用。I2C总线系统由两条线——SCL和SDA构成,其通信协议严格规定了时序,包括起始、结束、数据传输和应答信号。每个数据帧由1个字节的寻址地址和方向位组成,后续字节为实际操作数据。I2C总线的仲裁机制确保在多主设备环境中,当多个主节点尝试同时发送数据时,能有效避免冲突。仲裁包括SCL线的同步和SDA线的数据比较,确保总线的稳定运行。"
I2C总线系统是一种简单而高效的两线式串行接口,最初由Philips(现NXP Semiconductors)开发,用于芯片间的内部通信。系统由SCL(串行时钟)线和SDA(串行数据)线组成,这两条线都是开漏输出,需要上拉电阻以保持高电平。I2C协议规定了通信的详细时序,包括起始信号(SCL高时SDA下降)、停止信号(SCL高时SDA上升)、应答信号(SCL高时SDA低,表示接收节点接收数据)和非应答信号(SCL高时SDA高,表示接收节点未成功接收数据)。
在I2C总线的通信过程中,主节点首先发送起始信号,然后是7位从节点地址和1位方向位。如果从节点存在且准备好接收,它会在每个字节后返回一个应答信号,否则发送非应答信号,主节点会停止发送。数据以字节为单位,每个字节的最高位表示数据的读写方向,低7位是具体的从机地址。
在多主I2C系统中,仲裁机制至关重要。I2C总线仲裁分为两个阶段:SCL线的同步和SDA线的数据比较。SCL线的同步确保所有节点在同一时刻采样SDA线上的数据。在SDA线的仲裁阶段,如果两个或更多主节点同时尝试发送不同的数据位,只有数据在SDA线上保持较低的节点才能继续发送,因为I2C总线是线“与”逻辑,只有所有节点同时释放SDA线时,线路上的数据才是高电平。这样,数据冲突会被即时解决,保证了通信的连续性。
模拟I2C总线的实现方法,特别是通过延时接收比较的仲裁策略,为那些不具备内置I2C接口的微控制器提供了参与多主通信的可能性。这种方法允许普通MCU通过软件模拟I2C协议,实现了与标准I2C设备的兼容,拓宽了MCU的应用场景,同时也推动了I2C总线在更广泛的硬件平台上的应用。