I2C通信协议

1. I2C通信

I2C（Inter IC Bus）是由Philips公司开发的一种通用数据总线

两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）

所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起.

一主多从。左边CPU是单片机，作为总线的主机。主机的权利很大，包括，对SCL线的完全控制；在空闲状态下，主机还可以主动发起对SDA的控制。只有当从机发送数据和从机应答的时候，主机才会转交SDA的控制权给从机。

右图是被控IC的内部结构。引脚的信号进来，可以通过一个数据缓冲器或者是施密特触发器进行输入。输入对电路没有任何影响，任何设备在任何时刻都可以输入。输出低电平，开关管导通；引脚直接接地，是强下拉；输出高电平，开关管断开；引脚什么都不接，处于浮空状态。如此一来，所有的设备都只能输出低电平。

注意

为避免高电平造成的引脚浮空，此时需要在总线外面SCL和SDA各外置一个上拉电阻。属于弱上拉。

被控IC是挂载在I2C总线上的从机，可以是姿态传感器、OLED、存储器、时钟模块等。从机的权利很小。对于SCL时钟线，在任何时刻都只能被动的读取，不允许控制SCL线。只有在主机发送读取从机的命令/从机应答后，从机才能短暂地取得SDA的控制权。

提示

主机的SCL可以配置成推挽输出，所有从机的SCL都配置成浮空输入或者上拉输入。数据流向是：主机发送，所有从机接收。

主机的SDA发送的时候是输出，接收的时候是输入。从机的SDA也会在输入和输出之间反复切换。

危险

但是，如果总线时序没协调好，极有可能发生两个引脚同时处于输出的状态，如果这时正好是一个输出高电平，一个输出低电平，就是电源短路。

为了避免电源短路的问题，I2C被设计成禁止所有设备输出强上拉的高电平，采用外置若上拉电阻加开漏输出的电路结构。

信息

设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式。

SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右。

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节

第一个字节必须是主机发送的。最开始，SDA是高电平，主机如果想发送0，就拉低SDA到低电平。

接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）

发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答

接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）

对于指定设备（Slave Address），在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据（Data）

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，读取从机数据（Data）

MPU6050是一个6轴姿态传感器，可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度、角速度参数，通过数据融合，可进一步得到姿态角，常应用于平衡车、飞行器等需要检测自身姿态的场景。