i2c总线的寻址方法有哪些? - 全文

　　I2C总线的寻址方式

　　10位寻址和7 位寻址兼容，而且可以结合使用。

　　10位寻址采用了保留的1111XXX 作为起始条件（S）或重复起始条件（Sr ）后第一个字节的头7 位。

　　10 位寻址不会影响已有的7 位寻址，有7 位和10 位地址的器件可以连接到相同的I2C 总线。它们都能用于标准模式（F/S）和高速模式（Hs）系统。

　　保留地址位1111XXX 有8 个组合，但是只有4 个组合11110XX 用于10 位寻址，剩下的4个组合11111XX 保留给后续增强的I2C 总线。

　　10 位从机地址是由在起始条件（S） 或重复起始条件（Sr ）后的头两个字节组成。

　　第一个字节的头7 位是11110XX 的组合，其中最后两位（XX） 是10 位地址的两个最高位（MSB）。

　　第一个字节的第8 位是R/W 位，决定了传输的方向，第一个字节的最低位是“0”表示主机将写信息到选中的从机，“1 ”表示主机将向从机读信息。

　　如果R/W 位是“0 ”，则第二个字节是10 位从机地址剩下的8 位；如果R/W 位是“1” 则下一个字节是从机发送给主机的数据。

　　I2C器件寻址

　　由于I2C上接有多个器件， 就存在器件寻址问题

　　I2C总线上传送的数据信号是广义的， 既包括地址信号， 又包括真正的数据信号

　　主机发出开始信号后， 发送一个从机地址（7位）， 第八位是数据方向位（R:1/W:0）

　　数据传输一般由主机产生结束信号，

　　但是当主机仍希望通信， 可以发出重复起始条件（Sr）和寻址另一个从机， 而不是产生一个停止条件

　　I2C寻址模式

　　I2C 每一位信号的时序流程，而 I2C 通信在字节级的传输中，也有固定的时序要求。I2C 通信的起始信号（Start）后，首先要发送一个从机的地址，这个地址一共有 7位，紧跟着的第 8 位是数据方向位（R/W），“0”表示接下来要发送数据（写），‘“1”表示接下来是请求数据（读）。

　　我们知道，打电话的时候，当拨通电话，接听方捡起电话肯定要回一个“喂”，这就是告诉拨电话的人，这边有人了。同理，这个第九位 ACK 实际上起到的就是这样一个作用。当我们发送完了这 7 位地址和 1 位方向后，如果发送的这个地址确实存在，那么这个地址的器件应该回应一个 ACK（拉低 SDA 即输出“0”），如果不存在，就没“人”回应 ACK（SDA将保持高电平即“1”）。

　　那我们写一个简单的程序，访问一下我们板子上的 EEPROM 的地址，另外再写一个不存在的地址，看看它们是否能回一个 ACK，来了解和确认一下这个问题。

　　我们板子上的 EEPROM 器件型号是 24C02，在 24C02 的数据手册 3.6 节中可查到，24C02的 7 位地址中，其中高 4 位是固定的 0b1010，而低 3 位的地址取决于具体电路的设计，由芯片上的 A2、A1、A0 这 3 个引脚的实际电平决定，来看一下我们的 24C02 的电路图，它和24C01 的原理图完全一样，如图 14-4 所示。

　　图 14-4 24C02 原理图

　　从图 14-4 可以看出来，我们的 A2、A1、A0 都是接的 GND，也就是说都是 0，因此 24C02的 7 位地址实际上是二进制的 0b1010000，也就是 0x50。我们用 I2C 的协议来寻址 0x50，另外再寻址一个不存在的地址 0x62，寻址完毕后，把返回的 ACK 显示到我们的 1602 液晶上，大家对比一下。

　　文件程序源代码

　　我们把这个程序在 KST-51 开发板上运行完毕，会在液晶上边显示出来我们预想的结果，主机发送一个存在的从机地址，从机会回复一个应答位，即应答位为 0；主机如果发送一个不存在的从机地址，就没有从机应答，即应答位为 1。

　　前面的章节中已经提到利用库函数_nop_（）可以进行精确延时，一个_nop_（）的时间就是一个机器周期，这个库函数包含在 intrins.h 这个文件中，如果要使用这个库函数，只需要在程序最开始，和包含 reg52.h 一样，include《intrins.h》之后，程序中就可以使用这个库函数了。

　　还有一点要提一下，I2C 通信分为低速模式 100kbit/s、快速模式 400kbit/s 和高速模式3.4Mbit/s。因为所有的 I2C 器件都支持低速，但却未必支持另外两种速度，所以作为通用的I2C 程序我们选择 100k 这个速率来实现，也就是说实际程序产生的时序必须小于等于 100k的时序参数，很明显也就是要求 SCL 的高低电平持续时间都不短于 5us，因此我们在时序函数中通过插入 I2CDelay（）这个总线延时函数（它实际上就是 4 个 NOP 指令，用 define 在文件开头做了定义），加上改变 SCL 值语句本身占用的至少一个周期，来达到这个速度限制。如果以后需要提高速度，那么只需要减小这里的总线延时时间即可。

　　此外我们要学习一个发送数据的技巧，就是 I2C 通信时如何将一个字节的数据发送出去。大家注意函数 I2CWrite 中，用的那个 for 循环的技巧。for （mask=0x80; mask！=0; mask》》=1），由于 I2C 通信是从高位开始发送数据，所以我们先从最高位开始，0x80 和 dat 进行按位与运算，从而得知 dat 第 7 位是 0 还是 1，然后右移一位，也就是变成了用 0x40 和 dat 按位与运算，得到第 6 位是 0 还是 1，一直到第 0 位结束，最终通过 if 语句，把 dat 的 8 位数据依次发送了出去。其它的逻辑大家对照前边讲到的理论知识，认真研究明白就可以了。