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1 I2C特點
I2C最主要的優點是其簡單性和有效性。由於接口直接在組件之上，因此I2C佔用的空間非常小，減少了電路板的空間和晶片管腳的數量，降低了互聯成本。的長度可高達25英尺，並且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個組件。I2C的另一個優點是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠進行發送和接收的設備都可以成為主。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當然，在任何時間點上只能有一個主控。
2 I2C工作原理
2.1 的構成及信號類型
I2C是由數據線SDA和時鐘SCL構成的串行，可發送和接收數據。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均並聯在這條上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C上並接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發送器（或接收器），這取決於它所要完成的功能。CPU發出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別（如對比度、亮度等）及需要調整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條上，卻彼此獨立，互不相關。
I2C在傳送數據過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。
開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數據。
結束信號：SCL為低電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送數據。
應答信號：接收數據的IC在接收到8bit數據後，向發送數據的IC發出特定的低電平脈衝，表示已收到數據。CPU向受控單元發出一個信號後，等待受控單元發出一個應答信號，CPU接收到應答信號後，根據實際情況作出是否繼續傳遞信號的判斷。若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現故障。
目前有很多半導體集成電路上都集成了I2C接口。帶有I2C接口的單晶片有：CYGNAL的 C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、監控晶片等也提供I2C接口。
3 基本操作
I2C規程運用主/從雙向通訊。器件發送數據到上，則定義為發送器，器件接收數據則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作於接收和發送狀態。 必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產生串行時鐘（SCL）控制的傳輸方向，並產生起始和停止條件。SDA線上的數據狀態僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態的改變被用來表示起始和停止條件。參見圖1。
圖1 串行上的數據傳送順序
3.1 控制字節
在起始條件之後，必須是器件的控制字節，其中高四位為器件類型識別符（不同的晶片類型有不同的定義，EEPROM一般應為1010），接著三位為片選，最後一位為讀寫位，當為1時為讀操作，為0時為寫操作。如圖2所示。
圖2 控制字節配置
3.2 寫操作
寫操作分為字節寫和頁面寫兩種操作，對於頁面寫根據晶片的一次裝載的字節不同有所不同。關於頁面寫的地址、應答和數據傳送的時序參見圖3。
圖3 頁面寫
3.3 讀操作
讀操作有三種基本操作：當前地址讀、隨機讀和順序讀。圖4給出的是順序讀的時序圖。應當注意的是：最後一個讀操作的第9個時鐘週期不是「不關心」。為了結束讀操作，主機必須在第9個週期間發出停止條件或者在第9個時鐘週期內保持SDA為高電平、然後發出停止條件。
圖4 順序讀
4 實例：X24C04與MCS-51單晶片軟硬件的實現
X24C04是XICOR公司的CMOS 4096位串行EEPROM，內部組織成512×8位。16字節頁面寫。與MCS-51單晶片接口如圖5所示。由於SDA是漏極開路輸出，且可以與任何數目的漏極開路或集電極 開路輸出「線或」（wire-Ored）連接。上拉電阻的選擇可參考X24C04的數據手冊。下面是通過I2C接口對X24C04進行單字節寫操作的例程。流程圖及源程序如下：
圖5 X24C04與51單晶片接口
；名稱：BSENT
；描述：寫字節
；功能：寫一個字節
；調用程序：無
；輸入參數：A
；輸出參數：無
BSEND: MOV R2,#08H ；1字節8位
SENDA: CLR P3.2 ；
RLC A ；左移一位
MOV P3.3,C ；寫一位
SETB P3.2
DJNZ R2,SENDA ；寫完8個字節？
CLR P3.2 ；應答信號
SETB P3.3
SETB P3.2
RET
圖6 流程圖
5 結束語
在I2C的應用中應注意的事項總結為以下幾點 :
1） 嚴格按照時序圖的要求進行操作，
2） 若與口線上帶內部上拉電阻的單晶片接口連接，可以不外加上拉電阻。
3） 程序中為配合相應的傳輸速率，在對口線操作的指令後可用NOP指令加一定的延時。
4） 為了減少意外的干擾信號將EEPROM內的數據改寫可用外部寫保護引腳（如果有），或者在EEPROM內部沒有用的空間寫入標誌字，每次上電時或復位時做一次檢測，判斷EEPROM是否被意外改寫。
本文來自 www.mcufan.com
