[发明专利]一种实现I2C读写时序的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子通讯领域，尤其涉及一种实现I2C读写时序的方法。

背景技术

I2C是一种双线(SDA(Serial Data-串行数据线)和SCL(Serial Clock-串行时钟线))总线，通过这两条线，系统元器件之间可以相互通讯。I2C包括多个设备：主控制器(bus master)和辅助设备(bus slave)。通常，主控制器能与辅助设备直接通讯并提供时钟信号；辅助设备能从主控制器那接收数据或者为主控制器提供数据。在任何时候都只能有一个主控制器存在，但可以有多辅助设备同时存在。

目前，Start信号、Stop信号、I2C时钟信号、ACK信号均是由硬件来产生的，主从设备在通讯过程中，有机将Start信号、Stop信号、ACK信号组织在一起形成一个独立、完整的操作时序。

1、数据有效性：

SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据线的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。如图1所示。

2、起始条件：

如图2所示。

3、停止条件：

如图3所示。

4、I2C上的数据传输：

数据只能以字节方式在I2C上传输，数据传输单位是字节。传输通常是以MSB(most significant bit-最重要的位)作为第一位，后边紧跟8位数据，每个字节传输结束以后，都会从对方传出一个响应位(ACK)。图4列出了数据传输的时序。

I2C主控制器向辅助设备发一个命令时，软件需要作以下一些设置：设置辅助设备地址(Slave Address)、操作属性是读或是写、命令字(CommandCode)、数据(Data)，然后将控制寄存器的开启(start)使能位置1。如果所有的参数都正确，当写操作完成数据的传送，或者读操作完成数据的接收，主控制器就会产生一个SMI#信号或者产生中断。

I2C支持7种命令格式：Quick Command、发送字节、接收字节、写字节、读字节、过程调用和数据块的读/写。下边列出了其中最常用的几种命令格式(这些命令都需要主/从I2C设备之间进行一系列的通讯，通讯过程中有机将START、STOP、ACK信号组织在一起形成一个独立、完整的操作时序)：

1、从当前位置读一个字节：

I2C存储设备内部有一个地址指针计数器用于记录当前的访问位置的指针，每一次I2C存储设备读/写操作之后，该指针就会自动移动并保存下来。接收字节就能实现简单地获取当前指针所指地址位存放的数据。该操作在SDA(Serial Data-串行数据)上数据流如图5所示。

2、向当前位置写一个字节：

写一个字节与读一个字节协议很相似，唯一的不同就是数据的传送方向，读一个字节的数据是从辅助设备传向主控制器；而写一个字节的数据是从主控制器传向辅助设备。该操作在SDA上数据流只是将图5的第一个字节的第7位改为“0”。

3、向存储器的指定位置写一个字节(Byte)/字(Word)：

该命令格式要求首先传送一个辅助设备的地址，并在命令字的最后一位标明是一个写操作，等待辅助设备响应，然后传送长度为一个字节的数据地址(Word Address)和要写入的那一个字节的值，后面再发送一个STOP命令字。该操作在SDA上数据流如图6所示。写入一个字的操作相对于写字节操作而言，STOP之前的操作都是一样的，只是再传输另外一个字节，接收到ACK后，再发送STOP。操作数据流如图7所示。

4、从存储器的指定位置读一个字节(Byte)/字(Word)：

读操作与写操作不太一样，要读取一个指定地址，必须先告诉存储器要读取的地址，然后再执行读操作，接收到字节后再发送STOP信号。如果想从指定地址读取一个字(WORD)的数据，STOP之前的操作都不变，只是在接收到第一个字节后，并不发送STOP，再读取一个字节，接收到ACK后，才发送STOP信号，详细的操作数据流如图8所示。

上述操作都是通过硬件来实现的，通过硬件实现对I2C从设备的访问，必须有以下设备：I2C主控制器和I2C从设备。从而导致硬件设计难度大、稳定性差。

发明内容

本发明解决的主要技术问题是提供了一种实现I2C读写时序的方法，解决了硬件设计复杂、稳定性差的问题。