技术 | I2C 子系统（三）

3、I2C Transfer

Definition of timing

想要深入探讨 I2C 协议，必须深刻理解各种时间的定义（F/S-mode）

标识符	定义
tf	信号下降时间
tr	信号上升时间
tLOW	信号低电平时间
tHIGH	信号高电平时间
tHD;DAT	数据保持时间
tSU;DAT	数据建立时间
tSP	输入滤波器必须抑制的毛刺脉宽
tBUF	启动和停止条件的空闲时间
tHD;STA	重复起始条件的保持时间
tSU;STA	重复起始条件的建立时间
tSU;STO	停止条件建立时间

Sr 重新启动，S 启动，P 停止。

note：SCL 高电平的时候，SDA 是高就是 1，是低就是 0。SCL 低电平期间，SDA 变换数据。

note：起始条件很容易理解，重复起始条件就是没有STOP，再来了一个 START，然后发送另外一个从设备 ID，访问其他从设备。

1、数据有效性

在 SCL 高电平期间，SDA 必须稳定，所以一般情况下，SCL 高电平宽度小，SDA 高电平宽度大，用示波器看也是这样的。

2、起始条件和停止条件

起始条件：SCL 高电平时，SDA 由高变低。

停止条件：SCL 高电平时，SDA 由低变高。

一般每传输一个字节（8 bit），就会重新开始。SDA 在 SCL 是低电平期间变换数据，不可以在 SCL 高电平期间变换数据，否则会认为是 起始和停止条件。

1. 传输长度必须是一个字节（8 bit）每次传输的字节不受限制数据必须以 MSB 开头进行传输，也就是先传输最高位从机可以将时钟线 SCL 保持在低位，迫使主机进入等待状态。

3、ACK or NACK

每次传输完一个字节以后，从设备要进行一个回应，回应 ACK 或者 NACK。

ACK ：在传输 8 bit 以后，在第九个 bit ，SCL 高电平，如果 SDA 是低电平，说明回应了 ACK。

NACK：在传输 8 bit 以后，在第九个 bit ，SCL 高电平，如果 SDA 是高电平，说明回应了 NACK。

4、write data

5、read data

6、复合格式

7、I2C Transfer Regulation

1. 以 START 条件开始以 STOP 条件结束传输的第一个字节为 7bit 从机地址 + 1bit 读写位每个总线上的设备都会比较 STRAT 信号后面的 7bit 地址与自己的地址是否匹配每个 byte(8 bits) 后面都会有 ACK 或者 NACK在 START 信号或者 repeated START 信号后，从机必须重置自己的总线逻辑一个 START 后面紧跟着一个 STOP 信号，是非法格式主机 master 可以不产生 STOP 信号，而是直接产生一个 repeated START 信号+另外一个设备地址，直接开始访问另外一个设备

8、10-bit addressing

解析如下：

A9-A0 表示 10bits 地址

9、示波器波形图

10、补充

I2C 不支持从设备在 SCL 和 SDA 总线上发起一个中断，通知主设备来读数据。有中断需求的从设备需要额外接一根中断线，通知主控数据已经准备好，让主控发起读数据的操作。

这无疑增加了系统复杂性，多占用了 pin 脚。I3C 则不存在这种问题，I3C 允许从设备在 SCL 和SDA 上发起中断，叫“带内中断”，I3C 后面会讲。