介绍
I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，常用于连接微控制器与各种外设设备，使它们能够在同一总线上进行通信。I2C总线是一对多的通信结构，支持多个设备同时连接在同一条总线上，并通过地址来区分各个设备。
本文将介绍I2C总线通信的基本原理、协议格式以及如何在单片机中实现多设备互联。
I2C协议
I2C总线是由两根线组成：SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线），同时还有一个公共的地线。SDA用于传输数据，SCL用于传输时钟信号，地线用于引用电平。
I2C协议采用主从方式工作，主设备控制通信的发起和结束，从设备响应主设备的命令。每个设备通过一个唯一的I2C设备地址进行识别，主设备在发起通信时要指定目标从设备的地址。
I2C通信流程
一次I2C通信流程包括以下步骤：
- 主设备发送起始信号（START）。
- 主设备发送从设备地址和读写位。
- 主设备发送数据或从设备发送数据。
- 主设备发送停止信号（STOP）。
在开始和停止信号中，SDA线的电平变化是由高电平变为低电平，或由低电平变为高电平。
I2C通信协议格式
I2C通信协议的格式如下：
起始信号 + 7位或10位地址 + 读/写位 + 数据字节 + 应答信号 + ... + 停止信号
- 起始信号：SDA线由高电平变为低电平，表示通信开始。
- 地址：7位或10位二进制数，用于指定通信目标设备的地址。
- 读/写位：用于指定主设备是读取还是写入数据。
- 数据字节：传输的数据内容，可以有多个字节。
- 应答信号：在主设备接收数据时，从设备需要发送一个应答信号来确认数据已经接收。
- 停止信号：SDA线由低电平变为高电平，表示通信结束。
单片机中的I2C通信
在单片机中使用I2C通信，通常需要通过特定的I2C模块或软件库来实现。
以下是单片机中使用I2C通信的步骤：
- 初始化I2C模块：根据单片机的具体型号和开发环境，选择合适的初始化函数来初始化I2C模块。初始化包括设置通信速度、配置引脚等。
- 发送起始信号：使用合适的函数发送起始信号，开始I2C通信。
- 发送从设备地址和读写位：使用函数发送从设备地址和读写位，指定通信目标设备和操作类型。
- 发送数据或接收数据：根据通信的需求，使用相应的函数发送数据或接收数据。
- 发送停止信号：使用函数发送停止信号，结束I2C通信。
多设备互联
由于I2C总线支持多设备连接，可以在同一条总线上连接多个从设备。主设备通过向从设备发送唯一的地址来选择通信的目标设备。
在进行多设备互联时，需要确保每个从设备的地址是唯一的，以避免地址冲突。通常，从设备的地址由设备本身固定或可配置，主设备在通信前需要了解每个设备的地址。
在实现多设备互联时，需要注意总线负载和时钟速度等因素，以确保通信的稳定性和可靠性。
总结
I2C总线是一种非常常用的串行通信协议，用于连接单片机与各种外设设备。通过合理配置地址和使用适当的函数，可以实现多设备互联，并实现设备之间的高效通信。
希望本文能够帮助大家更好地理解I2C总线通信的原理和使用方法，在实际的单片机应用中能够灵活运用。
本文来自极简博客，作者：绮丽花开，转载请注明原文链接：单片机中的I2C总线通信：多设备互联
