Synchronization And Arbitration

在多主的通信系統中。總線上有多個節點，它們都有自己的尋址地址，可以作為從節點被別的節點訪問，同時它們都可以作為主節點向其他的節點發送控制字節和傳送數據。

但是如果有兩個或兩個以上的節點都向總線上發送啟動信號并開始傳送數據，這樣就形成了沖突。要解決這種沖突，就要進行仲裁的判決，這就是 I2C
總線上的仲裁。

I2C 總線上的仲裁分兩部分：SCL 線的同步和 SDA 線的仲裁，這兩部分沒有先后關系，同時進行。

SCL Synchronization

SCL
同步是由于總線具有線“與”的邏輯功能，即只要有一個節點發送低電平時，總線上就表現為低電平。當所有的節點都發送高電平時，總線才能表現為高電平。正是由于線“與”邏輯功能的原理，當多個節點同時發送時鐘信號時，在總線上表現的是統一的時鐘信號。這就是
SCL 的同步原理。

同步過程如下圖：

SDA Arbitration

SDA線的仲裁也是建立在總線具有線“與”邏輯功能的原理上的。節點在發送1位數據后，比較總線上所呈現的數據與自己發送的是否一致。是，繼續發送；否則，退出競爭。

SDA 線的仲裁可以保證 I2C
總線系統在多個主節點同時企圖控制總線時通信正常進行并且數據不丟失。總線系統通過仲裁只允許一個主節點可以繼續占據總線。

仲裁在 SDA 上進行，此時 SCL 為高電平。

A 主機傳輸高電平，B 主機傳輸低電平，A 失去仲裁。

丟失仲裁的主機將生成時鐘脈沖，直到丟失仲裁的字節結束。

仲裁過程：

DATA1 和 DATA2 分別是主節點向總線所發送的數據信號，SDA 為總線上所呈現的數據信號，SCL 是總線上所呈現的時鐘信號。

當主節點 1、2
同時發送起始信號時，兩個主節點都發送了高電平信號。這時總線上呈現的信號為高電平，兩個主節點都檢測到總線上的信號與自己發送的信號相同，繼續發送數據。

第2個時鐘周期，2個主節點都發送低電平信號，在總線上呈現的信號為低電平，仍繼續發送數據。

在第3個時鐘周期，主節點1發送高電平信號，而主節點2發送低電平信號。根據總線的線“與”的邏輯功能，總線上的信號為低電平，這時主節點1檢測到總線上的數據和自己所發送的數據不一樣，就斷開數據的輸出級，轉為從機接收狀態。這樣主節點2就贏得了總線，而且數據沒有丟失，即總線的數據與主節點2所發送的數據一樣，而主節點1在轉為從節點后繼續接收數據，同樣也沒有丟掉
SDA 線上的數據。因此在仲裁過程中數據沒有丟失。

再次提醒：SDA仲裁和SCL時鐘同步處理過程沒有先后關系，而是同時進行的。