看 Sugar 如何说 I2C 通信

背景介绍:
Sugar 这两天玩了玩 JetBot,就是用 Nvidia Jetson Nano 做的智能小车。
其中小车的驱动模块用的是 I2C 的马达驱动板。
本篇 Sugar 就从硬件角度说一说 I2C 总线。

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I2C 设备的电路约定

一、典型电路

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二、约定

1、设备空闲,输出高阻态。若所有设备空闲,则总线(SCL、SDA)高电平。
2、从设备开漏输出(输出 1 是高阻态)
3、大多数是 7 位设备地址,最多 128 个设备。当说成 8 位地址的时候带上“读”、“写”以与 7 位地址做区分,如:8位写地址(末位0),8位读地址(末位1)。
4、从调试经验讲(忽略微观上的“数据建立时间”):在 SCL 上升沿读取 SDA。
5、二进制数据位的排列方式:MSB 在左, LSB 在右。
6、数据发送方每发送一个 Byte,数据接收方要在总线上回一个应答(即:ACK-低电平/NACK-高电平)
7、主机主动:通信由主机发起,由主机结束。

在以上约定下,以主机向从机发送数据为例,描述一下通信过程:主机在收到从机应答(0)后开始发送数据,每个字节从机都会有应答(0),若收到非 0 的应答(NACK)则主机停止写入。

通信的起止

1、起:SDA 在 SCL 高时产生下降沿。
2、止:SDA 在 SCL 高时产生上升沿。

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注:起、止信号均由主机发出。

交替应答

在约定中说道“数据发送方每发完 1 个 Byte,数据接收方要在总线上回一个应答(ACK/NACK)。”

这里说的“数据发送方”和“数据接收方”与 I2C 通信的“主机”与“从机”不是一个范畴的概念,千万不要混淆。

按照约定,数据发送端发完一个 Byte 后要释放总线控制权(即 SDA 线的控制权),以便让数据接收方能通过总线(SDA 线)给出应答。这个“释放总线控制权”与约定的“开漏输出”是相关的,即:发送完成后输出高阻态,使得 I2C 总线的 SCL 和 SDA 均为高电平,设备得知总线空闲时给出应答。

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用逻辑分析仪看 I2C 通信

1、在多线程下,总线的 SCK 不一定是均匀的。

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2、在通信未结束时,主机可以由写入转为读取。转换时重新发一个“起始”信号就可以了。

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3、主机结束通信。

这里注意:一次通信结束后必须释放总线控制权,让 SCL 和 SDA 都是高电平。

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4、二进制“高位在前”,或者说 MSB 在左、LSB 在右。

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