I2C时序详解

一、I2C基础概念

I2C通信是一种串行通信协议，由两根线组成——数据线（SDA）和时钟线（SCL）。I2C通信是主从式的通信协议，主设备由远程控制器控制，从设备则是被控制的器件。I2C总线上可以连接多个从设备，每个从设备都有唯一的地址。

I2C总线协议具有两种常见的模式：标准模式和快速模式。标准模式时钟频率为100kHz，快速模式时钟频率可以达到400kHz。

二、I2C时序

在I2C通信中，时序控制非常重要。I2C通信总共有两种传输模式：数据传输模式和地址传输模式。

1.数据传输模式

数据传输模式是I2C常用的传输模式之一。它分为数据发送和数据接收两个部分，以下是数据发送时序：

SDA:  ----______----______----______----______----
SCL:  --________--________--________--________--

I2C的数据传输模式是在时钟的上升沿（SCL=HIGH）时，数据线上才能进行数据传输。在数据发送时，首先将数据放在数据线（SDA）上，然后通过时钟线（SCL）上升沿的触发，将数据发送出去。在下降沿时，数据线上应答位（ACK）的值为0则表示接收成功，反之，则表示接收失败

以下是数据接收时序：

SDA:  ----______----______----______----______----
SCL:  --________--________--________--________--

在数据接收时，主设备首先向从设备发送读取指令，然后从设备才将数据从数据线（SDA）上发送出去，主设备在接受到数据时通过应答位（ACK）来告诉从设备接收是否成功。

2.地址传输模式

在I2C通信中，为了向一个从设备传递数据，主设备需要向该从设备发送数据所对应的地址。以下是地址传输模式时序图：

SDA:  ----______----______----______----______----
SCL:  --________--________--________--________--

在地址传输模式中，主设备会先发送起始信号（S），然后发送从设备地址，最后传输方向位（R/W）。从设备接收到地址后，将通过应答位（ACK）表示接收成功，并且等待主设备传输数据。

三、I2C代码实例

以下是I2C通信的STM32代码示例：

#include "Wire.h"

void setup() {
  Wire.begin();        //  初始化I2C总线
  Serial.begin(9600);  //  初始化串口波特率
}

void loop() {
  int addr = 0x3F;     //  从设备地址
  int data = 0xAA;     //  发送的数据

  Wire.beginTransmission(addr);   //  开始发送
  Wire.write(data);               //  发送数据
  Wire.endTransmission();         //  结束发送

  delay(100);

  Wire.requestFrom(addr, 1);      //  请求数据
  if (Wire.available() > 0) {
    int val = Wire.read();        //  读取数据
    Serial.println(val);          //  输出数据
  }

  delay(1000);
}

代码中使用了Wire.h库初始化了I2C总线。在setup()函数中，初始化了I2C总线和串口。在loop()函数中，定义从设备地址和发送的数据，然后开启传输并发送数据。接着，等待从设备向主设备发回数据，读取数据并输出到串口。