I2C总线是如何工作的

　　I2C总线简介

I2C结合了SPI和UART的优点。使用I2C，您可以将多个从设备连接到单个主设备上（如SPI），并且可以让多个主器件控制单个或多个从器件。当您希望有多个微控制器记录数据到单个存储卡或将文本显示到单个LCD时，这非常有用。

　　I2C总线是如何工作的

使用I2C时，数据被转换成messages，messages则被分解为数据帧。每条messages都有一个地址帧，其中包含从站的二进制地址，以及一个或多个包含正在传输的数据的数据帧。该消息还包括每个数据帧之间的启动和停止条件，读/写位和ACK/NACK位：

启动条件：在SCL线路从高电平切换到低电平之前，SDA线路从高电平切换到低电平。

停止条件：SCL线路从低电平切换到高电平后，SDA线路从低电平切换到高电平。

地址帧：每个从站唯一的7或10位序列，用于在主站想与之通信时识别从站。

读/写位：单个位，指定主器件是向从器件发送数据（低电压电平）还是从器件请求数据（高电压电平）。

ACK/NACK位：消息中的每个帧后跟一个应答/不应答位。如果成功接收到地址帧或数据帧，则从接收设备向发送方返回ACK位。

地址

I2C没有像SPI这样的从选择线，因此它需要另一种方法让从器件知道数据正在发送给它，而不是另一个从器件。它通过地址来做到这一点。地址帧始终是新消息中起始位之后的第一帧。

主设备将与其通信的从设备的地址发送给与其连接的每个从设备。然后，每个从设备将从主设备发送的地址与其自己的地址进行比较。如果地址匹配，则将低电压ACK位发送回主机。如果地址不匹配，则从器件不执行任何操作，SDA线保持高电平。

读/写位

地址帧在末尾包括一个位，用于通知从设备，主设备是想要向其写入数据还是从主设备接收数据。如果主设备想要向从设备发送数据，则读/写位是低电平。如果主设备向从设备请求数据，则该位是高电平。

数据框架

在主设备检测到来自从设备的ACK位之后，准备好发送第一个数据帧。

数据帧始终为8位长，并以最高有效位先发送。紧接着每个数据帧的ACK/NACK位以验证帧已被成功接收。在发送下一个数据帧之前，主机或从机必须接收ACK位（取决于发送数据的人）。

在发送了所有数据帧之后，主设备可以向从设备发送停止条件以停止传输。停止条件是SCL线上从低电平到高电平转换后，SDA线上从低电平变为高电平，SCL线保持高电平。