i2c总线传输协议
一、协议概述
I2C（Inter-IntegratedCircuit）总线是一种用于连接微控制器及其外围设备的双线式串行总线，由数据线（SDA）和时钟线（SCL）构成，用于在连接到总线上的设备之间进行数据传输。该协议具有简单、高效、易于实现等特点，广泛应用于各种电子设备中。
二、信号定义
1.数据线（SDA）：用于传输数据，在时钟信号的配合下，数据在SDA线上逐位传输。SDA线是双向的，数据传输方向由主设备控制。
2.时钟线（SCL）：为数据传输提供同步时钟信号。主设备通过控制SCL线的电平变化来决定数据传输的节奏，SCL信号的高电平和低电平持续时间决定了数据传输的速率。
三、设备角色
1.主设备：发起数据传输，控制总线的使用，产生时钟信号（SCL），决定数据传输的方向（读或写）。主设备可以向从设备发送数据（写操作），也可以从从设备接收数据（读操作）。
2.从设备：响应主设备的请求，根据主设备的指令进行数据的发送或接收。每个从设备都有一个唯一的7位或10位地址，主设备通过地址来选择与之通信的从设备。
四、传输过程
1.起始条件：当主设备想要开始数据传输时，在SCL线为高电平期间，将SDA线从高电平拉低，这个信号组合表示起始条件，通知总线上的所有从设备准备接收数据。
2.地址传输：起始条件之后，主设备在SDA线上发送7位或10位的从设备地址，紧跟一位读写位（0表示写操作，1表示读操作）。从设备接收到地址后，将其与自己的地址进行比较，如果匹配，则在SCL的下一个时钟脉冲时，将SDA线拉低，发送一个应答信号（ACK）。
3.数据传输：地址传输并得到应答后，主设备和从设备开始数据传输。数据以字节为单位进行传输，每个字节传输完毕后，发送方等待接收方发送应答信号（ACK）。接收方在接收到一个完整的字节后，在SCL的第9个时钟脉冲时，将SDA线拉低表示应答。如果接收方无法继续接收数据（例如，接收缓冲区已满），则在第9个时钟脉冲时保持SDA线为高电平，发送非应答信号（NACK）。
4.停止条件：当数据传输完成后，主设备在SCL线为高电平期间，将SDA线从低电平拉高，这个信号组合表示停止条件，通知从设备数据传输结束。
五、传输速率
I2C总线支持多种传输速率，标准模式下传输速率可达100kbps，快速模式下可达400kbps，高速模式下可达3.4Mbps。不同的设备可能支持不同的速率，具体使用时需要根据设备的规格进行配置。
六、冲突处理
在多主设备环境下，可能会出现多个主设备同时尝试控制总线的情况。I2C总线采用“线与”逻辑来处理冲突。当多个主设备同时驱动SDA线时，如果其中一个主设备发送低电平，其他主设备也必须将SDA线拉低，最终SDA线为低电平。在时钟信号的同步下，主设备会不断比较自己发送的数据和总线上实际出现的数据。如果发现冲突，主设备会自动放弃总线控制权，从而避免数据传输错误。
七、错误处理
1.校验和：一些I2C设备可能会使用校验和机制来验证传输数据的完整性。校验和可以是简单的字节求和或更复杂的校验算法，接收方在接收到数据后计算校验和并与发送方发送的校验和进行比较，以判断数据是否正确。
2.重传机制：如果在数据传输过程中没有收到应答信号（ACK），主设备可以尝试重新发送数据，以确保数据传输成功。具体的重传次数和重传时间间隔可以根据应用需求进行设置。