I2C總線信號時序總結

總線空閑狀態(tài)
　　I2C總線總線的SDA和SCL兩條信號線同時處于高電平時，規(guī)定為總線的空閑狀態(tài)。此時各個器件的輸出級場效應管均處在截止狀態(tài)，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高。

啟動信號
　　在時鐘線SCL保持高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA上的電平被拉低（即負跳變），定義為I2C總線總線的啟動信號，它標志著一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始。啟動信號是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號。啟動信號是由主控器主動建立的，在建立該信號之前I2C總線必須處于空閑狀態(tài)。

重啟動信號
　　在主控器控制總線期間完成了一次數(shù)據(jù)通信（發(fā)送或接收）之后，如果想繼續(xù)占用總線再進行一次數(shù)據(jù)通信（發(fā)送或接收），而又不釋放總線，就需要利用重啟動Sr信號時序。重啟動信號Sr既作為前一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y束，又作為后一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始。利用重啟動信號的優(yōu)點是，在前后兩次通信之間主控器不需要釋放總線，這樣就不會丟失總線的控制權，即不讓其他主器件節(jié)點搶占總線。

停止信號
　　在時鐘線SCL保持高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA被釋放，使得SDA返回高電平（即正跳變），稱為I2C總線的停止信號，它標志著一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕K止。停止信號也是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號，停止信號也是由主控器主動建立的，建立該信號之后，I2C總線將返回空閑狀態(tài)。

不是在數(shù)據(jù)有效性中規(guī)定在SDA只能在SCL的低電平的時候變化，為何STAR，STOP不一樣？首先STAR和STOP不是數(shù)據(jù)，所以可以不遵守數(shù)據(jù)有效性中的規(guī)定，其它數(shù)據(jù)都遵守，而STAR和STOP“不遵守”導致STAR和STOP更容易被識別。這樣不是不遵守而是更有優(yōu)勢。

起始和停止條件一般由主機產(chǎn)生，總線在起始條件后被認為處于忙的狀態(tài)，在停止條件的某段時間后總線被認為再次處于空閑狀態(tài)。

如果產(chǎn)生重復起始(Sr) 條件而不產(chǎn)生停止條件，總線會一直處于忙的狀態(tài)。此時的起始條件(S)和重復起始(Sr) 條件在功能上是一樣的。
如果連接到總線的器件合并了必要的接口硬件，那么用它們檢測起始和停止條件十分簡便。但是沒有這種接口的微控制器在每個時鐘周期至少要采樣SDA 線兩次來判別有沒有發(fā)生電平切換。

數(shù)據(jù)位傳送
　　在I2C總線上傳送的每一位數(shù)據(jù)都有一個時鐘脈沖相對應（或同步控制），即在SCL串行時鐘的配合下，在SDA上逐位地串行傳送每一位數(shù)據(jù)。進行數(shù)據(jù)傳送時，在SCL呈現(xiàn)高電平期間，SDA上的電平必須保持穩(wěn)定，低電平為數(shù)據(jù)0，高電平為數(shù)據(jù)1。只有在SCL為低電平期間，才允許 SDA上的電平改變狀態(tài)。邏輯0的電平為低電壓，而邏輯1的電平取決于器件本身的正電源電壓VDD（當使用獨立電源時）。數(shù)據(jù)位的傳輸是邊沿觸發(fā)。

應答信號
　　I2C總線上的所有數(shù)據(jù)都是以8位字節(jié)傳送的，發(fā)送器每發(fā)送一個字節(jié)，就在時鐘脈沖9期間釋放數(shù)據(jù)線，由接收器反饋一個應答信號。應答信號為低電平時，規(guī)定為有效應答位（ACK簡稱應答位），表示接收器已經(jīng)成功地接收了該字節(jié)；應答信號為高電平時，規(guī)定為非應答位（NACK），一般表示接收器接收該字節(jié)沒有成功。對于反饋有效應答位ACK的要求是，接收器在第9個時鐘脈沖之前的低電平期間將SDA線拉低，并且確保在該時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。如果接收器是主控器，則在它收到最后一個字節(jié)后，發(fā)送一個NACK信號，以通知被控發(fā)送器結束數(shù)據(jù)發(fā)送，并釋放SDA線，以便主控接收器發(fā)送一個停止信號 P。

插入等待時間
　　如果被控器需要延遲下一個數(shù)據(jù)字節(jié)開始傳送的時間，則可以通過把時鐘線SCL電平拉低并且保持，使主控器進入等待狀態(tài)。一旦被控器釋放時鐘線，數(shù)據(jù)傳輸就得以繼續(xù)下去，這樣就使得被控器得到足夠時間轉(zhuǎn)移已經(jīng)收到的數(shù)據(jù)字節(jié)，或者準備好即將發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)。帶有CPU的被控器在對收到的地址字節(jié)做出應答之后，需要一定的時間去執(zhí)行中斷服務子程序，來分析或比較地址碼，其間就把SCL線鉗位在低電平上，直到處理妥當后才釋放SCL線，進而使主控器繼續(xù)后續(xù)數(shù)據(jù)字節(jié)的發(fā)送。