GPIO编程模拟I2C入门
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2010-05-06
15:57:06
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I2C 是由 Philips 公司发明的一种串行数据通信协议，仅使用两根信号线：SerialClock（简称
SCL）和 SerialData（简称 SDA）。I2C 是总线结构，1 个 Master，1 个或多个 Slave，各 Slave
设备以 7 位地址区分，地址后面再跟 1 位读写位，表示读（=1）或者写（=0），所以我们
有时也可看到 8 位形式的设备地址，此时每个设备有读、写两个地址，高 7 位地址其实是
相同的。
I2C 数据格式如下：
无数据：SCL=1，SDA=1；
开始位（Start）：当 SCL=1 时，SDA 由 1 向 0 跳变；
停止位（Stop）：当 SCL=1 时，SDA 由 0 向 1 跳变；
数据位：当 SCL 由 0 向 1 跳变时，由发送方控制 SDA，此时 SDA 为有效数据，不可随意改变
SDA；
当 SCL 保持为 0 时，SDA 上的数据可随意改变；
地址位：定义同数据位，但只由 Master 发给 Slave；
应答位（ACK）：当发送方传送完 8 位时，发送方释放 SDA，由接收方控制 SDA，且
SDA=0；
否应答位（NACK）：当发送方传送完 8 位时，发送方释放 SDA，由接收方控制 SDA，且
SDA=1。
当数据为单字节传送时，格式为：
开始位，8 位地址位（含 1 位读写位），应答，8 位数据，应答，停止位。
当数据为一串字节传送时，格式为：
开始位，8 位地址位（含 1 位读写位），应答，8 位数据，应答，8 位数据，应答，……，8
位数据，应答，停止位。
需要注意的是：
1，SCL 一直由 Master 控制，SDA 依照数据传送的方向，读数据时由 Slave 控制 SDA，写数
据时由 Master 控制 SDA。当 8 位数据传送完毕之后，应答位或者否应答位的 SDA 控制权与
数据位传送时相反。
2，开始位“Start”和停止位“Stop”，只能由 Master 来发出。
3，地址的 8 位传送完毕后，成功配置地址的 Slave 设备必须发送“ACK”。否则否则一定时间
之后 Master 视为超时，将放弃数据传送，发送“Stop”。
4，当写数据的时候，Master 每发送完 8 个数据位，Slave 设备如果还有空间接受下一个字
节应该回答“ACK”，Slave 设备如果没有空间接受更多的字节应该回答“ NACK”，Master 当收
到“NACK”或者一定时间之后没收到任何数据将视为超时，此时 Master 放弃数据传送，发送
“Stop”。
5，当读数据的时候，Slave 设备每发送完 8 个数据位，如果 Master 希望继续读下一个字节，
Master 应该回答“ACK”以提示 Slave 准备下一个数据，如果 Master 不希望读取更多字节，
Master 应该回答“NACK”以提示 Slave 设备准备接收 Stop 信号。
6，当 Master 速度过快 Slave 端来不及处理时，Slave 设备可以拉低 SCL 不放（SCL=0 将发生
“线与”）以阻止 Master 发送更多的数据。此时 Master 将视情况减慢或结束数据传送。
在实际应用中，并没有强制规定数据接收方必须对于发送的 8 位数据做出回应，尤其是在
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