I2C串行总线详解：两线 arbitration & 数据传输规则

I2C总线原理详解 I2C全称为Inter-Integrated Circuit Bus，即集成电路总线，是由Philips（现NXP Semiconductors）开发的一种高效的串行通信协议。它专为多主系统设计，提供总线仲裁和速度同步功能，能够在仅有两条双向信号线上实现设备间的高效通信。这两条信号线分别是数据线SDA（Serial Data Line）和时钟线SCL（Serial Clock Line）。 I2C总线采用推挽方式工作，即总线空闲时，SDA和SCL线都通过上拉电阻连接到电源，保持高电平。当任一器件将SDA或SCL拉低时，会改变总线状态，体现“与”逻辑特性。每个连接到总线的设备都有唯一的7位或10位地址，以便区分不同的设备。 在数据传输过程中，I2C遵循严格的时序规则：数据线SDA上的信号在时钟信号SCL为高电平时保持稳定，仅在SCL为低电平时数据才允许变化，确保数据的一致性和准确性。传输开始和结束由主机控制，起始信号为SDA从高电平变为低电平，终止信号反之。接收器在检测到起始和终止信号后，可以控制SCL线来管理主机的等待状态，确保数据流的有序进行。 数据传送遵循特定格式，每个字节为8位，由主机先发送高位（MSB）。在每个字节之后都会有一个应答信号，用于确认数据是否正确接收。对于不具备I2C硬件接口的单片机，需要在每个时钟周期内对SDA线进行两次采样，以检测信号变化。 在多主机系统中，通过总线仲裁机制解决多个主机争夺控制权的问题，确保数据传输的顺利进行。I2C总线因其简单、灵活和低功耗的特点，广泛应用于各种嵌入式系统和微控制器，如传感器、显示器、存储器等设备之间的通信。掌握I2C总线原理对于理解和设计基于该协议的电子系统至关重要。