例說 I2C 通信

背景介紹：
Sugar 這兩天玩了玩 JetBot，就是用 Nvidia Jetson Nano 做的智能小車。
其中小車馬達的驅(qū)動模塊用的是 I2C 的馬達驅(qū)動板。
本篇 Sugar 就從硬件角度說一說 I2C 總線。

I2C 設(shè)備的電路約定

一、典型電路

二、約定

1、設(shè)備空閑，輸出高阻態(tài)。若所有設(shè)備空閑，則總線(SCL、SDA)被上拉成高電平。
2、總線上的設(shè)備開漏輸出（輸出 1 是高阻態(tài)）。
3、大多數(shù)是 7 位設(shè)備地址（最多 128 個設(shè)備）。當(dāng)說成 8 位地址的時候帶上“讀”、“寫”以與 7 位地址做區(qū)分，如：8位寫地址（末位0），8位讀地址（末位1）。
4、從調(diào)試經(jīng)驗講（忽略微觀上的“數(shù)據(jù)建立時間”）：在 SCL 上升沿讀取 SDA。
5、二進制數(shù)據(jù)位的排列方式：MSB 在左， LSB 在右。
6、數(shù)據(jù)發(fā)送方每發(fā)送一個 Byte，數(shù)據(jù)接收方要在總線上回一個應(yīng)答(即：ACK-低電平/NACK-高電平)
7、主機主動：通信由主機發(fā)起，由主機結(jié)束。

在以上約定下，以主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)為例，描述一下通信過程：主機在收到從機應(yīng)答（0）后開始發(fā)送數(shù)據(jù)，每個字節(jié)從機都會有應(yīng)答（0），若收到非 0 的應(yīng)答（NACK）則主機停止寫入。

通信的起止

1、起：SDA 在 SCL 高時產(chǎn)生下降沿。
2、止：SDA 在 SCL 高時產(chǎn)生上升沿。

注：起、止信號均由主機發(fā)出。

交替應(yīng)答

在約定中說道“數(shù)據(jù)發(fā)送方每發(fā)完 1 個 Byte，數(shù)據(jù)接收方要在總線上回一個應(yīng)答（ACK/NACK）?！?/p>

這里說的“數(shù)據(jù)發(fā)送方”和“數(shù)據(jù)接收方”與 I2C 通信的“主機”與“從機”不是一個范疇的概念，千萬不要混淆。

按照約定，數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)完一個 Byte 后要釋放總線控制權(quán)（即 SDA 線的控制權(quán)），以便讓數(shù)據(jù)接收方能通過總線（SDA 線）給出應(yīng)答。這個“釋放總線控制權(quán)”與約定的“開漏輸出”是相關(guān)的，即：發(fā)送完成后輸出高阻態(tài)，從而使得 I2C 總線的 SDA 通過上拉電阻取得高電平，以便對方能夠得知總線空閑并給出應(yīng)答。

用邏輯分析儀看 I2C 通信

1、在多線程下，總線的 SCK 不一定是均勻的。

2、在通信未結(jié)束時，主機可以由寫入轉(zhuǎn)為讀取。轉(zhuǎn)換時重新發(fā)一個“起始”信號就可以了。

3、主機結(jié)束通信。

這里注意：一次通信結(jié)束后必須釋放總線控制權(quán)，讓 SCL 和 SDA 都是高電平。

4、二進制“高位在前”，或者說 MSB 在左、LSB 在右。

猜你喜歡

干貨 | 嵌入式必備技能之Git的使用

嵌入式系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計

Linux下應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)

【Linux筆記】Pinctrl子系統(tǒng)與GPIO子系統(tǒng)