I2C時序詳解

一、I2C基礎概念

I2C通信是一種串列通信協議，由兩根線組成——數據線（SDA）和時鐘線（SCL）。I2C通信是主從式的通信協議，主設備由遠程控制器控制，從設備則是被控制的器件。I2C匯流排上可以連接多個從設備，每個從設備都有唯一的地址。

I2C匯流排協議具有兩種常見的模式：標準模式和快速模式。標準模式時鐘頻率為100kHz，快速模式時鐘頻率可以達到400kHz。

二、I2C時序

在I2C通信中，時序控制非常重要。I2C通信總共有兩種傳輸模式：數據傳輸模式和地址傳輸模式。

1.數據傳輸模式

數據傳輸模式是I2C常用的傳輸模式之一。它分為數據發送和數據接收兩個部分，以下是數據發送時序：

SDA:  ----______----______----______----______----
SCL:  --________--________--________--________--

I2C的數據傳輸模式是在時鐘的上升沿（SCL=HIGH）時，數據線上才能進行數據傳輸。在數據發送時，首先將數據放在數據線（SDA）上，然後通過時鐘線（SCL）上升沿的觸發，將數據發送出去。在下降沿時，數據線上應答位（ACK）的值為0則表示接收成功，反之，則表示接收失敗

以下是數據接收時序：

SDA:  ----______----______----______----______----
SCL:  --________--________--________--________--

在數據接收時，主設備首先向從設備發送讀取指令，然後從設備才將數據從數據線（SDA）上發送出去，主設備在接受到數據時通過應答位（ACK）來告訴從設備接收是否成功。

2.地址傳輸模式

在I2C通信中，為了向一個從設備傳遞數據，主設備需要向該從設備發送數據所對應的地址。以下是地址傳輸模式時序圖：

SDA:  ----______----______----______----______----
SCL:  --________--________--________--________--

在地址傳輸模式中，主設備會先發送起始信號（S），然後發送從設備地址，最後傳輸方向位（R/W）。從設備接收到地址後，將通過應答位（ACK）表示接收成功，並且等待主設備傳輸數據。

三、I2C代碼實例

以下是I2C通信的STM32代碼示例：

#include "Wire.h"

void setup() {
  Wire.begin();        //  初始化I2C匯流排
  Serial.begin(9600);  //  初始化串口波特率
}

void loop() {
  int addr = 0x3F;     //  從設備地址
  int data = 0xAA;     //  發送的數據

  Wire.beginTransmission(addr);   //  開始發送
  Wire.write(data);               //  發送數據
  Wire.endTransmission();         //  結束髮送

  delay(100);

  Wire.requestFrom(addr, 1);      //  請求數據
  if (Wire.available() > 0) {
    int val = Wire.read();        //  讀取數據
    Serial.println(val);          //  輸出數據
  }

  delay(1000);
}

代碼中使用了Wire.h庫初始化了I2C匯流排。在setup()函數中，初始化了I2C匯流排和串口。在loop()函數中，定義從設備地址和發送的數據，然後開啟傳輸並發送數據。接著，等待從設備向主設備發回數據，讀取數據並輸出到串口。