I2C总线的基本操作

　　I2C总线上只具有SOL（时钟）和SDA（数据）2根信号线。如果是单纯的串行传输，一旦因为某种原因造成引脚的偏差，则可能会造成不能区分总线上传输的是数据还是地址信息的后果。解决上述问题的简单办法就是附加独立于总线的Reset（复位）信号，由主机控制该信号。因为I2C至少利用2根线进行所有的操作，因此在数据传输时，通常当SCL为低电平时，设置下一个数据；当SDA变化后，SCI为高电平，这可以解释为一连串操作的开始／结束。

1. 起始条件

始条件表示一系列操作的开始。图1表示起始条件以及随后数据传输的开始操作。在I2C总线的空闲状态下，SDA及SCL通过上拉电阻都为高电平。在这样的状态下，如果SCL仍保持高电平，而SDA变为低电平,则成为开始指令。

　　

图1 I2C总线的起始条件 　　

由于该状态并不出现于地址及数据的发送与接收过程中，因此，即使在途中发生异常，只要检测出该状态，初始化内部的状态机，就可以使其恢复。

2. 结束条件

在一系列操作的最后是结束条件。结束条件如图2所示。当SOL为高电平时，一旦SDA由低电平变化为高电平，即成为结束条件，主机与器件之间的通信将停止，器件恢复为空闲状态。进行写操作时的结束状态是开始进行EEPROM内部单元写操作的指示标志。

　

图2 I2C总线的结束条件 　　

结束前所传输的数据是ACK／NoACK的状态位，如果是ACK，则该状态位为低电平。但如果发生某种错误时，则表示为NoACK的高电平。读操作时的最后字节是主机向器件返回NoˉACK信息，所以SDA为高电平。这样就不能形成结束条件所需要的SDA的上升沿，因此在结束之前需要加入哑元“0”数据位作为解决办法。

在最终数据的ACK NoACK之后，主机通过下述的流程，形成结束条件，如下所述：

①SCL变为低电平；

②SDA变为低电平；

③SOL变为高电平（发送哑元数据）；

④SDA变为高电平（结束条件）。

3. 数据传输

数据传输的流程如图3所示。除去开始与结束条件，在传输包含地址指定等数据时，能够使SDA发生变化的条件只能是在SOL为低电平时。因此，总线操作以如下的步骤进行：

①SCL变为低电平；

②为SDA设置数据（主机或者器件）；

③SCL变为高电平。

进行数据读操作时，主机在SOL恢复为高电平之前读取数据。

图3 I2C总线的数据传输