i2c總線協(xié)議簡介-資料下載頁

　　

【正文】 串行時鐘信號 SCLH 圖 20 只有 Hs 模式器件的 I2C 總線配置 1 未決的專利應(yīng)用 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 19 Hs 模式的串行數(shù)據(jù)傳輸格式 Hs 模式的串行數(shù)據(jù)傳輸格式符合標(biāo)準(zhǔn)模式 I2C 總線規(guī)范 Hs 模式只能在下面的情況下 所有都在 F/S模式 啟動 1 起始條件 S 2 8 位的主機(jī)碼 0 0001XXX 3 不響應(yīng)位 A 圖 21 和 22 詳細(xì)地顯示了這些情況 主機(jī)碼有兩個主要的功能 ? 它允許在 F/S模式速度下競爭主機(jī)之間仲裁和同步 結(jié)果得到一個獲勝的主機(jī) ? 它表示 Hs 模式傳輸?shù)拈_始 Hs 主機(jī)碼是保留的 8 位代碼 它不用于從機(jī)尋址或其他目的 而且 由于每個主機(jī)都有唯一的主機(jī)碼I2C 總線系統(tǒng)最多可以有 8 個 Hs 模式主機(jī) 主機(jī)碼 0000 1000 應(yīng)保留作測試和診斷用 Hs 模式主機(jī)器件的主機(jī)碼是軟件可編程的 由系統(tǒng)設(shè)計者決定 仲裁和時鐘同步只在獲勝主機(jī)仍然激活傳輸主機(jī)碼和不響應(yīng)位 A 時發(fā)生 主機(jī)碼向其他器件表示開始 Hs 模式傳輸 而且連接的器件必須符合 Hs 模式規(guī)范 由于不允許器件響應(yīng)主機(jī)碼 主機(jī)碼后面應(yīng)跟著不響應(yīng)位 A 在不響應(yīng)位 A 后 而且 SCLH線被上拉到高電平時 激活的主機(jī)切換到 Hs 模式并使能 在 tH見圖 22 SCLH信號的電流源上拉電路 由于另一個器件通 過延長 SCLH信號的低電平周期可以拉長 tH前的串行傳輸 當(dāng)所有器件釋放了 SCLH線而且 SCLH信號到達(dá)高電平時 激活的主機(jī)使能它的電流源上拉電路 因此加速了 SCLH信號最后部分的上升時間 然后 激活的主機(jī)發(fā)送一個重復(fù)起始條件 Sr 接著是 7 位從機(jī)地址 或者 10 位從機(jī)地址 見第 14章 和 R/W 位地址 并從選中的從機(jī)接收到一個響應(yīng)位 A 在重復(fù)起始條件和每個響應(yīng)位 A 和不響應(yīng)位 A 后 激活的主機(jī)禁能它的電流源上拉電路 使能其他器件通過延長SCLH信號的低電平周期延長串行傳輸 當(dāng)所有器件釋放而且SCLH信號到達(dá)高電平激活的主機(jī)再次使能它的電流源上拉電路 加速 SCLH信號上升時間的最后部分 在下一個重復(fù)起始條件 Sr 后 數(shù)據(jù)傳輸仍處于 Hs 模式 它只會在停止條件 P 后返回 F/S模式為了減少主機(jī)碼的額外開銷 主機(jī)可能連接由重復(fù)起始條件 Sr 分隔的大量 Hs 模式傳輸 圖 21 Hs ?? ?式的數(shù)據(jù)傳輸格式 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 20 8bit Master code 00001xxx AtHt1SF/S modeHsmodeIf P thenF/S modeIf Sr (dotted lines)then Hsmode1 6 7 8 9 6 7 8 911 2 to 52 to 5 2 to 56 7 8 9SDAHSCLHSDAHSCLHtHtFSSr Sr Pn (8bit DATA + A/A) 7bit SLA R/W A= MCS current source pullup= Rp resistor pullup 圖 22 完整的 Hs 模式傳輸 從 F/S模式切換到 Hs 模式以及返回 復(fù)位和初始化后Hs 模式器件必須處于快速模式 實(shí)際上是 F/S模式 因?yàn)榭焖倌Ｊ较蛳录嫒輼?biāo)準(zhǔn)模式 每個 Hs 模式器件可以從快速模式切換到 Hs 模式以及相反 由 I2C 總線的串行傳輸控制 在圖 22 的時間 t1 前 每個連接的器件都在快速模式下工作 時間 t1 和 tH之間 任何器件都可以延長這個時間間隔 每個連接的器件必須識別 S 00001XXX A 序列 而且要將內(nèi)部電路從快速模式設(shè)置切換到 Hs 模式設(shè)?? ? 時間 t1 和 tH之間 連接的主機(jī)和從機(jī)器件由下面的行為執(zhí)行切換 激活 獲勝 的主機(jī) 1 根據(jù) Hs 模式的毛刺抑制要求調(diào)整 SDAH和 SCLH的輸入濾波器 2 根據(jù) Hs 模式的要求調(diào)整建立和保持時間 3 根據(jù) Hs 模式的要求調(diào)整 SDAH和 SCLH輸出級的斜率控制 4 要求在時間 tH后切換到 Hs 模式位速率 5 在時間 tH使能 SCLH輸出級的電流源上拉電路 不激活或丟失仲裁的主機(jī)1 根據(jù) Hs 模式的毛刺抑制要求調(diào)整 SDAH和 SCLH的輸入濾波器 2 當(dāng)總線再次空閑時 等待檢測停止條件 所有從機(jī)1 根據(jù) Hs 模式的毛刺抑制要求調(diào)整 SDAH和 SCLH的輸入濾波器 2 根據(jù) Hs 模式的要求調(diào)整建立和保持時間 這個要求可能已被調(diào)整輸入濾波器滿足 3 如果有必要調(diào)整 SDAH輸出級的斜率控制 對于從機(jī)器件 斜率控制只能應(yīng)用到 SDAH輸出級基于電路的容差 快速模式和 Hs 模式的要求可能不用切換內(nèi)部電路就能滿足 在圖 22 的 t FS時間 每個連接的器件必須識別停止條件 P 并在 t1時間前將內(nèi)部電路從 Hs 模式設(shè)置廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 21 切換回快速模式設(shè)置 這必須根據(jù)快速模式規(guī)范在表 5 指出的最小總線空閑時間內(nèi)完成 低速模式中的快速模式器件 Hs 模式器件完全向下兼容可被連接到一個 F/S模式 I2C 總線系統(tǒng) 見圖 23 由于在這種配置下不能發(fā)送主機(jī)代碼 所有 Hs 模式主機(jī)器件處于 F/S模式 而且將它們的電流源禁能 用 F/S模式速度通訊SDAH和 SCLH管腳用于連接 F/S模式的總線系統(tǒng) 允許 Hs 主機(jī)器件的 SDA和 SCL管腳 如果存在用于其他功能 VSS VSSHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSHsmodeMASTER/SLAVESDAH SCLH SDA SCLRs RsHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSRs RsF/SmodeMASTER/SLAVESDA SCLRs RsF/SmodeSLAVESDA SCLVSSRs Rs Rs RsVDD(1)(2) (2)(4) (4) (4)(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)(3)(1)V DDRp RpSCLSDA(1)不使用電橋 SDA和 SCL可能有別的功能 (2)到輸入濾波器 (3)電流源上拉電路保持禁能 (4)虛線的晶體管是可選的開漏輸出 可以延長串行時鐘信號 SCL 圖 23 F/S模式速度下的 Hs 模式器件 串行總線系統(tǒng)的混合速度模式 如果系統(tǒng)結(jié)合了 Hs 模式快速模式和 或標(biāo)準(zhǔn)模式器件 可以用一個互連的電橋?qū)崿F(xiàn)在不同的器件之間有不同的位速率 見圖 24 和 25 電橋要求在適當(dāng)?shù)臅r間連接 斷開 Hs 模式部分到 從 F/S模式部分的連接 這個電橋包含電平轉(zhuǎn)換功能 允許電源電壓不同的器件互連 如果 SDA和 SCL管腳兼容 5V 例如 VDD2 是 5V 的 F/S模式器件可以連接到 VDD1 是 3V 或更小 即 VDD2 VDD1 的 Hs 模式器件 電橋在 Hs 模式的主機(jī)器件中 完全由串行信號 SDAH SCLH SDA和 SCL控制 這個電橋可以在任何 IC中作為自治電路執(zhí)行 TR1 TR2 和 TR3 是 N 通道晶體管 TR1 和 TR2 有傳輸門的功能 TR3 是一個開 漏極的下拉級 如果 TR1 或 TR2 導(dǎo)通 它們在兩個方向上都傳輸?shù)碗娖?另外 當(dāng)漏極和源極都上升到高電平時 在每個導(dǎo)通的晶體管漏極和源極之間是高阻態(tài) 在后面的情況中 晶體管將作為一個電平轉(zhuǎn)換器 SDAH和 SCLH將被上拉到 VDD1 SDA和 SCL將被上拉到 VDD2 在 F/S模式速度下 其中一個 Hs 模式主機(jī)的電橋連接 SDAH和 SCLH線到相應(yīng)的 SDA和 SCL線因此允許 Hs 模式器件在較慢的速度下與 F/S模式器件通訊 所有連接的器件在整個 F/S模式傳輸中如第 8章描述的進(jìn)行仲裁和同步 但是在 Hs 模式傳輸中 電橋打開 將兩個總線部分分隔開來 使 Hs 模式器件之間以 由 Hs 模式主機(jī)獲勝 因?yàn)闆]有從機(jī)地址用 4 個 0 開始 其他主機(jī)只有在發(fā)送保留的 8 位代碼 00000XXX時才能贏得仲裁 此時 電橋保持關(guān)閉而且傳輸在 F/S模式中進(jìn)? ?? 表 3 給出了這種系統(tǒng)可能的通訊速度 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 22 VSSHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSHsmodeMASTER/SLAVESDAH SCLH SDA SCLRs RsHsmodeSLAVESDAH SCLHVSSRs RsF/SmodeMASTER/SLAVESDASDAHSCLHSDASCLSCLVSSVSSRs RsF/SmodeSLAVESDA SCLVSSRs Rs Rs RsRsRsVDDVSSHsmodeMASTER/SLAVEVDDVDD1Rp RpVDD2Rp RpSCLHSDAHMCS MCS(3) (3)(2) (2) (2)(2) (2)(2) (2)(2) (2) (2) (2)(4) (4) (4)(2)(1) (1)BRIDGETR1TR3TR2(1)不使用電橋 SDA和 SCL可能有別的功能 (2)到輸入濾波器 (3)只有激活的主機(jī)能使用電流源上拉電路 (4)虛線的晶體管是可選的開漏輸出 可以延長串行時鐘信號 SCL 圖 24 以 Hs 模式和 F/S模式傳輸?shù)目偩€系統(tǒng) 表 3 混合速度總線系統(tǒng)的通訊位速率 串行總線系統(tǒng)的配置 在… 之間傳輸 Hs+快速+標(biāo)準(zhǔn) Hs+快速 Hs+標(biāo)準(zhǔn) 快速+標(biāo)準(zhǔn) HsHs 0~~~Hs 快速 0~100kbit/s 0~400kbit/s Hs標(biāo)準(zhǔn) 0~100kbit/s 0~100kbit/s 快速標(biāo)準(zhǔn) 0~100kbit/s 0~100kbit/s 快速快速 0~100kbit/s 0~400kbit/s 0~100kbit/s 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 0~100kbit/s 0~100kbit/s 0~100kbit/s 在混合速度總線系統(tǒng)中的 F/S模式傳輸 圖 24 顯示的橋路互連了相應(yīng)的串行總線線路 組成一個串行總線系統(tǒng) 由于不發(fā)送主機(jī)碼00001XXX 電流源上拉電路保持禁能而且所有輸出級都是開漏輸出 所有器件 包括 Hs 模式器件之間的通訊都根據(jù) F/S模式 I2C 總線規(guī)范的協(xié)議 格式 速度 在混合速度總線系統(tǒng)中的 Hs 模式傳輸 圖 25 顯示了在 F/S模式速度下完整 Hs 模式傳輸包括起始條件 主機(jī)碼和不響應(yīng)位 A 的時序圖盡管這個時序圖被分成兩個部分 但它應(yīng)被看作是一個時序圖 其中時間點(diǎn) tH是兩個部分的公共點(diǎn) 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 23 圖 25 混合速度總線系統(tǒng)中完整的 Hs 模式傳輸 主機(jī)碼被激活或非激活的主機(jī)電橋見圖 24 識別出來 電橋執(zhí)行以下的動作 1 在 t1 和 tH之間 見圖 25 在晶體管 TR3 關(guān)斷將 SDA線下拉到 VSS后 晶體管 TR1 導(dǎo)通以分隔SDAH和 SDA線 2 當(dāng) SCLH和 SCL都是高電平時 圖 25 的 tH 晶體管 TR2 導(dǎo)通以分隔 SCLH和 SCL線 TR2必須在 Sr后 SCLH變低電平之前保持開路 Hs 模式傳輸在 tH 后用重復(fù)起始條件 Sr 啟動 在 Hs 模式傳輸中 SCL線保持高電平 SDA線處于穩(wěn)定狀態(tài)的低電平 準(zhǔn)備好傳輸停止條件 P 在每個響應(yīng) A 或不響應(yīng)位 A 后 激活的主機(jī)禁能它的電流源上拉電流 這就使其他器件可以通過延長 SCLH信號的低電平周期延遲串行傳輸 激活的主機(jī)在所有器件釋放而且 SCLH信號是高電平時再次使能它的電流源上拉電路 加速了 SCLH信號上升時間的最后部分 在不正常的情況下 F/S模式器件可以在任何時侯下拉 SCL線至少 1? ?s 來關(guān)閉電橋 TR1 和 TR2 關(guān)斷 TR3 導(dǎo)通 例如從總線中止恢復(fù) Hs 模式用停止條件結(jié)束而且將總線系統(tǒng)返回到 F/S模式當(dāng)在 SDAH檢測到 圖 25 的 tFS 停止條件 P 激活的主機(jī)禁能它的電流源 MCS 電橋也能識別這個停止條件 而且采取了以下的行動 1 晶體管 TR2 在 tFS后關(guān)斷 使 SCLH和 SCL互連 此時兩條線路都是高電平 晶體管 TR3 在 tFS后導(dǎo)通 釋放 SDA線允許它被上拉電阻 Rp 拉成高電平 這就是 F/S模式器件的停止條件 TR3的導(dǎo)通必須足夠快 確保停止條件和下一個最快的啟動條件之間的總線空閑時間是依照快速模式廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 24 的規(guī)范 見表 5 的 tBUF 2 當(dāng) SDA到達(dá)高電平 圖 25 的 t2 晶體管 TR1 關(guān)斷 使 SDAH和 SDA互連 注意 當(dāng)所