i2c如何释放总线,i2c为什么要释放总线?

1I2C

I2C(Inter-Intergrated Circuit)指的是 IC之间的通信方式。它是一种总线式结构，使用Clock Line(SCL:Serial Clock)和Data Line(SDA:Serial Data)进行数据传输，不同于uart，它属于同步串行通信方式，且同一时间只能单方向通信（半双工）。数据通过时钟同步经过数据线进行传输。生成时钟信号并输出的设备便是Master, 时钟信号作为输入并接受数据的设备便是Slave。一般情况下，Master便是MicroController，Slave便是周边的设备，比如RTC, EEPROM, TOUCH等等。

SDA（串行数据） – Master和Slave发送和接收数据的线路。

SCL（串行时钟） – 传送时钟信号的线。

2I2C总线协议

I2C协议规定，总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。起始和结束信号总是由主设备产生。

起始和结束信号产生条件：总线在空闲状态时，SCL和SDA都保持着高电平，当SCL为高电平而SDA由高到低的跳变，表示产生一个起始条件；当SCL为高而SDA由低到高的跳变，表示产生一个停止条件。

在起始条件产生后，总线处于忙状态，由本次数据传输的主从设备独占，其他I2C器件无法访问总线；而在停止条件产生后，本次数据传输的主从设备将释放总线，总线再次处于空闲状态。起始和结束如图所示：

3I2C是如何工作的

使用I2C，数据以消息形式传输 。消息被分解 为数据帧。每条消息都有一个包含slave的二进制地址的地址帧，以及一个或多个包含正在发送的数据的数据帧。该消息还包括每个数据帧之间的开始和停止条件，读/写位和ACK / NACK位：

• 在 将SCL线从高电平切换到低电平之前，master通过将SDA线从高电平切换到低电平来向每个连接的slave发送启动条件 ：

• master向每个slave发送要与之通信的slave的7位或10位地址，以及读/写位：

• 每个slave将master发送的地址与其自己的地址进行比较。如果地址匹配，则slave通过将SDA线拉低一位返回一个ACK位。如果来自master的地址与slave自身的地址不匹配，则slave会将SDA线拉高。

• 主机发送或接收数据帧：

• 传输完每个数据帧后，接收设备将另一个ACK位返回给发送方，以确认已成功接收到该帧：

• 为了停止数据传输，主机将SCL切换为高电平，然后再将SDA切换为高电平，从而向从机发送停止条件：

4UART优缺点

优点

• 仅使用两根线
• 支持多个master和多个slave
• ACK / NACK位用于确认已成功传输每个帧
• 硬件不如使用UART复杂

缺点

• 数据传输速率比SPI慢
• 数据帧的大小限制为8位
• 实现比SPI更复杂的硬件

5参考

• I2C 介绍及FPGA实现（RTL）：

• I2C标准：