I2C总线协议详解：从字节格式到响应机制

"I2C总线规范详细解读——C++实现有向图邻接表的构建" I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种多主控、双向二线制的串行通信协议，常用于微控制器与各种外围设备之间的通信。在C++中，我们可以利用有向图的邻接表结构来模拟I2C总线上的设备连接和通信过程。 在I2C总线的数据传输过程中，每个字节由8位组成，从高位MSB（Most Significant Bit）开始传输。数据传输是连续的，每个字节之后需要跟随一个响应位。主机控制时钟线SCL，当从机需要处理内部事务时，可以保持SCL低电平，使得主机进入等待状态。一旦从机准备好接收或发送数据，它会释放SCL线，数据传输继续。 响应机制是I2C通信的关键部分。在响应的时钟脉冲期间，发送方释放SDA线使其变高。接收方则需在时钟脉冲的高电平期间将SDA线拉低，保持稳定低电平。对于被寻址的接收器，一般在接收到每个字节后都会产生响应，除非是CBUS地址开头的报文。如果从机无法响应，如执行实时函数，它会保持数据线为高电平，主机则产生停止条件结束传输。若从机在传输中途无法接收更多数据，也会使数据线保持高电平，主机同样会结束传输。 I2C总线的版本历经多次更新，从最初的1.0版到后来的2.1版，不断优化和扩展了其功能，包括支持不同速率的模式，如标准模式、快速模式和Hs（High-speed）模式。Hs模式下，数据传输速率显著提高，同时对电气规范和时序要求更为严格。 在C++中构建有向图邻接表，我们可以用节点代表I2C总线上的设备，边则表示设备间的通信关系。邻接表结构能有效存储设备间的关系，并便于实现主从通信、寻址、数据传输等操作。每个节点包含设备地址和指向其他设备的指针列表，从而模拟I2C总线的拓扑结构。 理解I2C总线的字节格式、响应机制及其电气规范对于实现C++中的有向图邻接表至关重要。通过这种方式，我们可以设计出高效且可靠的I2C通信程序，实现微控制器与外围设备的无缝交互。