大家好，這里是程序員 杰克 。一名平平無奇的嵌入式軟件工程師。

上篇推文對I2C總線的特性進行了介紹和描述。對于開發者而言，最重要的是編碼I2C的讀寫時序驅動。本篇推文主要總結和分享I2C總線主機端通信的編程實現思路，并不對應特定MCU的硬件I2C外設，此處需要加以區分。

下面正式進入本章推送的內容。

01 I2C讀寫時序分析

I2C讀寫時序操作

上篇推文已對I2C主機的讀寫時序進行了描述。對I2C基本讀寫時序如圖所示：

在上圖I2C總線(主機)的讀寫時序中，無論讀/寫操作，操作如下所示：

• 主機發起起始信號
• 主機向從機發送控制幀(8bit)
• 等待從機應答位/無應答
• 主機接收/發送數據(8bit)
• 主機接收數據應答/無應答(讀操作)、燈帶從機應答/無應答(寫操作)
• 主機發起停止位

I2C讀寫時序拆解

對于軟件開發者而言，編碼上實現原則“高內聚低耦合”，即按模塊獨立編碼。對上節的I2C總線(主機)的讀寫操作分析，主機需要單獨實現如下操作：

• 生成起始信號
• 生成應答信號/無應答信號
• 寫8bit數據(控制幀和寫數據合并)
• 讀8bit數據
• 生成停止信號

02 I2C實現思路

對于I2C總線主機端的編碼實現，主要是產生 起始信號 、 停止信號 、 應答/無應答信號 、 數據串行移位(讀/寫)，下面便對各個實現進行描述。

生成起始和停止信號

起始信號和停止信號描述

I2C總線空閑時SDA和SCL皆為高電平，而起始信號和停止信號便是有別于空閑狀態的特殊情況，如下圖所示：

編程偽代碼

//產生起始信號偽代碼
void I2C_Start(void)
{
    SCL = 1, SDA = 1;
    持續一段時間;
    SCL = 1, SDA = 0;
    持續一段時間;
}


//產生停止信號偽代碼
void I2C_Stop(void)
{
    SCL = 0, SDA = 0;
    持續一段時間;
    SCL = 1;
    SDA = 1;
    持續一段時間;
}

應答信號/無應答信號

I2C總線通信中讀/寫1字節(8bit)數據操作后，會有應答/無應答信號。應答/無應答的時序如下圖所示：

I2C總線主機端的應答信號/無應答信號的操作根據讀時序/寫時序有兩種情況，主機實現以及偽代碼如下所示：

讀取1字節，主機發起應答/無應答信號給從機

寫入1字節，主機等待從機的應答/無應答信號

數據串行移位(讀/寫)

對于數據的串行移位，其實現主要是在時鐘SCL的驅動下，SDA信號線按MSB(高位在前、低位在后)將1字節(8bit)數據移位便可，如下圖框內所示。此處不詳細描述。

03 文章總結

本篇主要是分享杰克對I2C的讀寫時序以及編碼實現思路。后續會總結和分享在FPGA、STM32上實現I2C的示例。