1、基本概念
主機 初始化傳送，產生時鐘訊號和終止傳送的器件
從機 被主機定址的器件
傳送器 傳送資料到匯流排的器件
接收器 從匯流排接收資料的器件
多主機 同時有多於乙個主機嘗試控制匯流排 但不破壞報文
仲裁 是乙個在有多個主機同時嘗試控制匯流排，但只允許其中乙個控制匯流排並使報文不被破壞的過程
同步 兩個或多個器件同步時鐘訊號的過程
2、硬體結構
每乙個i2c匯流排器件內部的sda、scl引腳電路結構都是一樣的，引腳的輸出驅動與輸入緩衝連在一起。其中輸出為漏極開路的場效電晶體、輸入緩衝為乙隻高輸入阻抗的同相器。這種電路具有兩個特點：
（1）由於 sda、scl 為漏極開路結構，借助於外部的上拉電阻實現了訊號的「線與」邏輯；
（2）引腳在輸出訊號的同時還將引腳上的電平進行檢測，檢測是否與剛才輸出一致。為 「時鐘同步」和「匯流排仲裁」提供硬體基礎。
3、時鐘同步
如果從機希望主機降低傳送速度可以通過將scl主動拉低延長其低電平時間的方法來通知主機，當主機在準備下一次傳送發現scl的電平被拉低時就進行等待，直至從機完成操作並釋放scl線的控制控制權。這樣以來，主機實際上受到從機的時鐘同步控制。可見scl線上的低電平是由時鐘低電平最長的器件決定；高電平的時間由高電平時間最短的器件決定。這就是時鐘同步，它解決了i2c匯流排的速度同步問題。
4、主機傳送資料流程
（1）主機在檢測到匯流排為「空閒狀態」（即 sda、scl 線均為高電平）時，傳送乙個啟動訊號「s」，開始一次通訊的開始
（2）主機接著傳送乙個命令位元組。該位元組由 7 位的外圍器件位址和 1 位讀寫控制位 r/w組成（此時 r/w=0）
（3）相對應的從機收到命令位元組後向主機回饋應答訊號 ack（ack=0）
（4）主機收到從機的應答訊號後開始傳送第乙個位元組的資料
（5）從機收到資料後返回乙個應答訊號 ack
（6）主機收到應答訊號後再傳送下乙個資料位元組
（7）當主機傳送最後乙個資料位元組並收到從機的 ack 後，通過向從機傳送乙個停止訊號p結束本次通訊並釋放匯流排。從機收到p訊號後也退出與主機之間的通訊
注意：①主機通過傳送位址碼與對應的從機建立了通訊關係，而掛接在匯流排上的其它從機雖然同時也收到了位址碼，但因為與其自身的位址不相符合，因此提前退出與主機的通訊；②主機的一次傳送通訊，其傳送的資料數量不受限制。主機是通過 p 訊號通知傳送的結束，從機收到 p 訊號後退出本次通訊；③主機的每一次傳送後都是通過從機的 ack 訊號了解從機的接收狀況，如果應答錯誤則重發。
5、主機接收資料流程
（1）主機傳送啟動訊號後，接著傳送命令位元組（其中 r/w=1）
（2）對應的從機收到位址位元組後，返回乙個應答訊號並向主機傳送資料
（3）主機收到資料後向從機反饋乙個應答訊號
（4）從機收到應答訊號後再向主機傳送下乙個資料
（5）當主機完成接收資料後，向從機傳送乙個「非應答訊號（ack=1）」，從機收到ask=1 的非應答訊號後便停止傳送
（6）主機傳送非應答訊號後，再傳送乙個停止訊號，釋放匯流排結束通訊
注意：主機所接收資料的數量是由主機自身決定，當傳送「非應答訊號/a」時從機便結束傳送並釋放匯流排（非應答訊號的兩個作用：前乙個資料接收成功，停止從機的再次傳送）。
6、匯流排死鎖原因分析
i2c匯流排寫操作過程中，主機在產生啟動訊號後控制scl產生8個時鐘脈衝，然後拉低scl訊號為低電平，在這個時候，從機輸出應答訊號，將sda訊號拉為低電平。如果這個時候主機異常復位，scl就會被釋放為高電平。此時，如果從機沒有復位，就會繼續i2c的應答，將sda一直拉為低電平，直到scl變為低電平，才會結束應答訊號。而對於主機來說，復位後檢測scl和sda訊號，如果發現sda訊號為低電平，則會認為i2c匯流排被占用，會一直等待scl和sda訊號變為高電平。這樣，主機等待從機釋放sda訊號，而同時從機又在等待主機將scl訊號拉低以釋放應答訊號，兩者相互等待，i2c匯流排進人一種死鎖狀態。同樣，當i2c進行讀操作時，從機應答後輸出資料，如果在這個時刻主機異常復位而此時從機輸出的資料位正好為0，也會導致i2c匯流排進入死鎖狀態。
解決方案通常有如下幾種：
（1）將從機的電源設計為可控，當發生匯流排死鎖的時將從機復位
（2）可以在從機的程式中加入監測功能，如果匯流排長時間被拉低則釋放對匯流排的控制
（3）在主機中增加i2c匯流排恢復程式。每次主機復位後，如果檢測到sda被拉低，則控制scl產生<=9個時鐘脈衝(針對8位資料的情況)，每傳送乙個時鐘脈衝就檢測sda是否被釋放，如果sda已經被釋放就再模擬產生乙個停止訊號，這樣從機就可以完成被掛起的讀寫操作，從死鎖狀態中恢復過來。這種方法有一定的侷限性，因為大部分主機的i2c模組由內建的硬體電路來實現，軟體並不能夠直接控制scl訊號模擬產生需要時鐘脈衝
7、處理器的i2c模組會在如下所述的情況產生中斷訊號
rx_under 當處理器通過ic_data_cmd暫存器讀取接收緩衝器為空時置位
rx_over 當接收緩衝器被填滿，而且還有資料從外設傳送過來時被置位；緩衝器被填滿後接收的資料將會丟失
rx_full 當接收緩衝器達到或者超過ic_rx_tl暫存器中規定的閾值時被置位；當資料低於閾值時標誌位將被自動清除
tx_over 當傳送緩衝器被填滿，而且處理器試圖傳送另外的命令寫ic_data_cmd暫存器時被置位
tx_empty 當傳送緩衝器等於或者低於ic_tx_tl暫存器中規定的閾值時被置位；當資料高於閾值時標誌位將被自動清除
rd_req 當i2c模組作為從機時並且另外的主機試圖從本模組讀取資料時被置位
tx_abrt 當i2c模組無法完成處理器下達的命令時被置位，有如下幾種原因：
* 傳送位址位元組後沒有從機應答
* 位址識別成功後主機傳送的資料從機沒有應答
* 當i2c模組只能作為從機時試圖傳送主機命令
* 當模組的restart功能被關閉，而處理試圖完成的功能必須要restart功能開啟才能完成
* 高速模組主機**被應答
* start byte被應答
* 模組仲裁失敗
無論標誌位什麼時候被置位，傳送緩衝器和接收緩衝器的內容都會被重新整理
rx_done 當i2c模組作為從機傳送資料時，如果主機沒有應答則置位；這種情況發生在i2c模組傳送最後乙個位元組資料時，表明傳輸結束
activity 表明i2c模組正在活動，這個標誌位將會一直保持直到用以下4種方式清除：
* 關閉i2c
* 讀取ic_clr_activity暫存器
* 讀取ic_clr_intr暫存器
* 系統重啟
即使i2c模組是空閒的，這個標誌仍然需要被置位直到被清除，因為這表明i2c匯流排上有資料正在傳輸
stop_det 表明i2c匯流排上產生了stop訊號，無論模組作為主機還是從機
start_det 表明i2c匯流排上產生了start訊號，無論模組作為主機還是從機
I2C協議解析
1 基本概念 主機 初始化傳送，產生時鐘訊號和終止傳送的器件 從機 被主機定址的器件 傳送器 傳送資料到匯流排的器件 接收器 從匯流排接收資料的器件 多主機 同時有多於乙個主機嘗試控制匯流排 但不破壞報文 仲裁 是乙個在有多個主機同時嘗試控制匯流排，但只允許其中乙個控制匯流排並使報文不被破壞的過程 ...
I2C協議詳解
1 i2c匯流排知識 1.1 i2c匯流排物理拓撲結構 i2c 匯流排在物理連線上非常簡單，分別由sda 序列資料線 和scl 序列時鐘線 及上拉電阻組成。通訊原理是通過對scl和sda線高低電平時序的控制，來產生i2c匯流排協議所需要的訊號進行資料的傳遞。在匯流排空閒狀態時，這兩根線一般被上面所接...
協議理解之I2C協議
協議我們參考 eeprom 24c64的datasheet 速度 標準模式下可以達到100kbit s 快速模式下可以達到400kbit s 高速模式下可以達到3.4mbit s i2c匯流排術語 傳送器 傳送資料到匯流排的器件 接收器 從匯流排接收資料的器件 主機 初始化傳送 產生時鐘訊號和終止傳...