STM32F1学习——I2C通信

一、I2C通信一带多

        在学习通信的时候，我们常会听到串口通信。但串口通信只限定两个设备之间，如果有多个设备，通信的两个设备就要连接上，接线复杂。所以有了总线式通信，在一条总线上可以连接多个设备，这些根据地址的不同，接收总线上不同的消息。

二、硬件电路设计

        在I2C总线上，SCL和SDA必须都配置成开漏模式，此模式下相当于GPIO可以通过MOS管下拉到地，另一个模式是浮空模式(下图右侧)，但I2C外部通常会接上两个4.7kΩ的上拉电阻，可以弱上拉到高电平。此设计的好处不仅实现了防止当时序错乱时的电源短路现象，同时实现了线与功能。

        在一主多从模式中，主机拥有对SCL绝对的控制权，同时主机主机控制SDA，从机只有在得到主机允许的情况下才能使用SDA数据总线。

三、时序基本单元

1、起始和终止条件

        起始条件：在SCL处于高电平时，主机将SDA拉低的时候，从机检测到数据线SDA下拉做好了接收信号的准备，等待SCL的上升沿。

        终止条件：在SCL处于高电平时，主机将SDA拉高的时候，从机检测到数据线SDA的上升沿，并识别出这就是终止信号。

2、主机发送一个字节Byte = 8 * bit

        传输数据过程中，在SCL高电平期间不允许SDA有数据变换，不然就会误检测为起始或终止条件。

        在传输数据时，SCL先处于低电平，此时可以修改SDA的值，主机将数据位依次放到SDA线上(高位先行)，然后释放SCL则SCL被拉高，产生上升沿，此时从机获取上升沿并读取SDA上的数据，

3、接收一个字节Byte = 8 * bit

        与发送一样，只不过这里变成了从机来发送数据。值得注意的两点是：

① 主机在接收数据的时候要放手SDA，即让SDA弱上拉至高，正常来说SDA只在自己发数据的时候才主动拉低。

② 此时仍然是主机有SCL的控制权，从机不能使用SCL。也就是说从机需要再SCL的下降沿将来时将SDA的数据准备好，以便主机可以在SCL高电平的时候读取到。

4、应答机制

        在主机发送完一个字节(8bit)后，主机要确定从机收到没有，就会采用接收应答下图右侧，发送完一个字节后，主机会主动释放SDA，从机如果有人收到了就拉住SDA导致他不会变为高电平，表示从机收到了。

        在主机处于接收完一个字节(8bit)消息的时，会将SDA拉低，表示从机可以继续发送，如果主机没有拉低，则从机会将SDA控制权还给主机，当传输多个数据时，我们要将最后一个字节的应答位设置为高，不然从机不会将SDA的控制权交还给主机。

 四、I2C写入读取的全部时序

参考

[10-1] I2C通信协议_哔哩哔哩_bilibili

4分钟看懂！I2C通讯协议 最简单的总线通讯！_哔哩哔哩_bilibili