串行时钟同步详解：I2C协议中的仲裁与发生器

串行时钟同步是I2C通信协议中至关重要的组成部分，尤其是在基于LPC178x/177x这样的嵌入式系统中。该技术主要用于确保多个设备在数据传输过程中保持一致的时间步调，以保证通信的准确性和可靠性。在I2C总线中，时钟信号（SCL）的同步机制通过仲裁过程实现，如图5.46所示。当两个或更多的主设备同时产生时钟脉冲，会根据哪个设备产生短高电平时间来决定总线的高电平周期，而低电平周期则由产生长低电平时间的器件主导。 图5.47展示了具体的同步过程：从机通过延长低电平时间来控制主设备的传输速率，这种操作通常在每个字节传输完成后进行，包括发送和接收应答位。一旦传输完成，I2C模块会设置串行中断标志（SI），然后继续延长SCL低电平时间，直到该标志被清除，从而结束这一同步步骤。 在I2C模块作为主发送器或主接收器时，内部有一个可编程时钟发生器，能够产生SCL时钟脉冲，其频率和占空比可以通过I2C时钟控制寄存器进行调整。然而，为了保证总线的稳定工作，输出时钟脉冲必须与系统中其他SCL时钟源同步，并且实际使用时的占空比是由预先设置的参数决定的。 了解并掌握串行时钟同步在嵌入式系统，特别是LPC178x/177x平台上的应用，对于开发高效、稳定的I2C通信至关重要。这涉及到对嵌入式系统架构的理解，如嵌入式处理器的选择和管理，以及对操作系统如何支持实时、高效的I/O操作的掌握。因此，在设计和实现嵌入式系统时，应当充分考虑时钟同步的细节，以确保系统的可靠性和性能。