企业官网建设流程全解析

空闲状态

如下图中 ① 所标识区域所⽰，当没有设备在驱动总线时， SCL 和 SDA 信号线都保持⾼电平（ 由上拉电阻拉⾼ ），这种状态我们称之为空闲状态。

起始状态和停止状态

为了能表示更多状态，我们可以允许： 在 SCL 高电平期间， SDA 产生一个从高电平到低电平的跳变，用它来表示开始信息 在 SCL 高电平期间， SDA 产生一个从低电平到高电平的跳变，用它来表示停止信息

用上面的两种特殊情况，就可以有效的和 SDA 传递正常数据 0 或者 1 进行区分。相当于 "在一般情况中，设置特殊情况"。

Master发送设备地址

想想，主设备怎么正确选择要进行通信的从设备？

如图

从设备的地址

I2C设备的地址是由制造厂商决定的，一般是7位或者10位，但绝大多数都是7位，所以下面我都是以7位为例。

帧格式

如下图就是从设备7位地址的帧格式。

图中数据 [1:7] 位用于传输从机地址。 图中数据 [8]（ R / W ）位，用于标识本次通信是读、还是写。

写操作（Master to Slave）：当读写位为 0 时，表示主设备要向从设备写入数据

读操作（Slave to Master）：当读写位为 1 时，表示主设备要从从设备读取数据。

ACK

发送方怎么知道从设备同意被选中？从设备在收到 7 位地址+ 1 位读写位后，确认地址是自己的，会在第 9 个时钟（必须是第9个，这是规定）高电平时，拉低一次 SDA，告诉发送方，我同意通信，就是ACK位。

应答位ACK /无应答位NACK

在每个字节 (可以是地址或数据) 传输完成后，由接收方向发送方发送一个反馈位，表示是否成功接收了该字节。这个反馈位称之为应答位 ( Acknowledge : ACK ) 或无应答位 ( Nonacknowledge : NACK )。

ACK：表示数据成功接收。

NACK：可能表示接收方未准备好、地址不匹配、接收失败或读取结束信号等，具体后续会详细介绍。

所以说，I2C是一种可靠的通信方式。

Master写数据

MCU-I2C 作为主机，向从机 I2C 设备写入或者发送常规数据，我们秒懂。因为发送常规数据和发送 7 位地址 + 1 位读写位 + ACK 应答位完全相同。只不过发送常规数据就没有 7 位地址 + 1 位读写位，统一 8 比特，即一字节即可。

Master读数据

ACK与NACK

• ACK：Master 收到，请继续发
• NACK：Master 收到，我要的数据已经够了，请不要发送了，请不要占据 SDA

最后一次应答必须是NACK，如果是ACK的话，从机会继续发数据，这样会和主机发送的停止位产生竞争。

Master读数据会来不及接收吗？

一般不会，因为Master是SCL时钟信号的主导者，Slave发送数据是在也是在Master主导的时钟信号下进行的。

关于主从设备

注意：虽然说I2C通信是由Master主导的，但是这并不意味着Slave就不能读写数据。

如下面这个生活中的例子：

老师：XXX，你站起来，你看你作业多长时间没交了，上课还经常走神（Master 选择 Slave，并写数据）

老师：你有什么说的，你说说看（Master 要求读取 Slave）

学生：我错了，我错了，后面肯定改 (Slave 在 Master 的要求下，给 Master 发送数据)

上述过程老师 (Master) 在主导通信，但是学生 ( Slave ) 也能收发数据，这个主导通信的老师才是 Master。

当然，Master的角色也并不是一成不变的，绝大多数情况下，都是MCU中的I2C充当Master，但是其实也是可以调换的，让MCU的I2C充当Slave，这种情况极其少见，这里我便不再赘述。