GPIO編程模擬I2C入門

zhlyp

I2C是由Philips公司發(fā)明的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，僅使用兩根信號線：SerialClock（簡稱SCL）和SerialData（簡稱SDA）。I2C是總線結(jié)構(gòu)，1個(gè)Master，1個(gè)或多個(gè)Slave，各Slave設(shè)備以7位地址區(qū)分，地址后面再跟1位讀寫位，表示讀（=1）或者寫（=0），所以我們有時(shí)也可看到8位形式的設(shè)備地址，此時(shí)每個(gè)設(shè)備有讀、寫兩個(gè)地址，高7位地址其實(shí)是相同的。
I2C數(shù)據(jù)格式如下：
無數(shù)據(jù)：SCL=1，SDA=1；
開始位（Start）：當(dāng)SCL=1時(shí)，SDA由1向0跳變；
停止位（Stop）：當(dāng)SCL=1時(shí)，SDA由0向1跳變；
數(shù)據(jù)位：當(dāng)SCL由0向1跳變時(shí)，由發(fā)送方控制SDA，此時(shí)SDA為有效數(shù)據(jù)，不可隨意改變SDA；
當(dāng)SCL保持為0時(shí)，SDA上的數(shù)據(jù)可隨意改變；
地址位：定義同數(shù)據(jù)位，但只由Master發(fā)給Slave；
應(yīng)答位（ACK）：當(dāng)發(fā)送方傳送完8位時(shí)，發(fā)送方釋放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=0；
否應(yīng)答位（NACK）：當(dāng)發(fā)送方傳送完8位時(shí)，發(fā)送方釋放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=1。
當(dāng)數(shù)據(jù)為單字節(jié)傳送時(shí)，格式為：
開始位，8位地址位（含1位讀寫位），應(yīng)答，8位數(shù)據(jù)，應(yīng)答，停止位。
當(dāng)數(shù)據(jù)為一串字節(jié)傳送時(shí)，格式為：
開始位，8位地址位（含1位讀寫位），應(yīng)答，8位數(shù)據(jù)，應(yīng)答，8位數(shù)據(jù)，應(yīng)答，……，8位數(shù)據(jù)，應(yīng)答，停止位。
需要注意的是：
1，SCL一直由Master控制，SDA依照數(shù)據(jù)傳送的方向，讀數(shù)據(jù)時(shí)由Slave控制SDA，寫數(shù)據(jù)時(shí)由Master控制SDA。當(dāng)8位數(shù)據(jù)傳送完畢之后，應(yīng)答位或者否應(yīng)答位的SDA控制權(quán)與數(shù)據(jù)位傳送時(shí)相反。
2，開始位“Start”和停止位“Stop”，只能由Master來發(fā)出。
3，地址的8位傳送完畢后，成功配置地址的Slave設(shè)備必須發(fā)送“ACK”。否則否則一定時(shí)間之后Master視為超時(shí)，將放棄數(shù)據(jù)傳送，發(fā)送“Stop”。
4，當(dāng)寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，Master每發(fā)送完8個(gè)數(shù)據(jù)位，Slave設(shè)備如果還有空間接受下一個(gè)字節(jié)應(yīng)該回答“ACK”，Slave設(shè)備如果沒有空間接受更多的字節(jié)應(yīng)該回答“NACK”，Master當(dāng)收到“NACK”或者一定時(shí)間之后沒收到任何數(shù)據(jù)將視為超時(shí)，此時(shí)Master放棄數(shù)據(jù)傳送，發(fā)送“Stop”。
5，當(dāng)讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，Slave設(shè)備每發(fā)送完8個(gè)數(shù)據(jù)位，如果Master希望繼續(xù)讀下一個(gè)字節(jié)，Master應(yīng)該回答“ACK”以提示Slave準(zhǔn)備下一個(gè)數(shù)據(jù)，如果Master不希望讀取更多字節(jié)，Master應(yīng)該回答“NACK”以提示Slave設(shè)備準(zhǔn)備接收Stop信號。
6，當(dāng)Master速度過快Slave端來不及處理時(shí)，Slave設(shè)備可以拉低SCL不放（SCL=0將發(fā)生“線與”）以阻止Master發(fā)送更多的數(shù)據(jù)。此時(shí)Master將視情況減慢或結(jié)束數(shù)據(jù)傳送。
在實(shí)際應(yīng)用中，并沒有強(qiáng)制規(guī)定數(shù)據(jù)接收方必須對于發(fā)送的8位數(shù)據(jù)做出回應(yīng)，尤其是在Master和Slave端都是用GPIO軟件模擬的方法來實(shí)現(xiàn)的情況下，編程者可以事先約定數(shù)據(jù)傳送的長度，slave不檢查NACK，有時(shí)可以起到減少系統(tǒng)開銷的效果。但是如果slave方是硬件i2c要求一定要標(biāo)準(zhǔn)的NACK，master方是GPIO軟件模擬i2c并沒有正確的發(fā)送NACK，就會出現(xiàn)“slave收不到stop”導(dǎo)致i2c掛死。

本文來自ChinaUnix博客，如果查看原文請點(diǎn)：http://blog.chinaunix.net/u/21414/showart_1813689.html