I2C總線信號時序總結(jié)

總線封鎖狀態(tài)
　　在特殊情況下，如果需要禁止所有發(fā)生在I2C總線上的通信活動，封鎖或關(guān)閉總線是一種可行途徑，只要掛接于該總線上的任意一個器件將時鐘線SCL鎖定在低電平上即可。

總線競爭的仲裁
總線上可能掛接有多個器件，有時會發(fā)生兩個或多個主器件同時想占用總線的情況，這種情況叫做總線競爭。I2C總線具有多主控能力，可以對發(fā)生在SDA線上的總線競爭進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個主器件同時想占用總線時，如果某個主器件發(fā)送高電平，而另一個主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時SDA總線電平不符的那個器件將自動關(guān)閉其輸出級?？偩€競爭的仲裁是在兩個層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競爭仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會造成信息的丟失。

為何識別到“0”將丟失仲裁呢？因為對于OD門，只能驅(qū)動到低電平，釋放總線只能通過不驅(qū)動總線釋放，停止驅(qū)動即產(chǎn)生“1”，但是發(fā)現(xiàn)總線還是“0”，這說明還有主機在跟自己競爭總線使用權(quán)，自己線驅(qū)動到“1”，確檢測到“0”，那代表自己已經(jīng)失去了仲裁。

• 主機只能在總線空閑的時侯啟動傳送。兩個或多個主機可能在起始條件的最小持續(xù)時間tHD;STA內(nèi)產(chǎn)生一個起始條件，結(jié)果在總線上產(chǎn)生一個規(guī)定的起始條件。
• 當(dāng)SCL線是高電平時，仲裁在SDA線發(fā)生；這樣，在其他主機發(fā)送低電平時，發(fā)送高電平的主機將斷開它的數(shù)據(jù)輸出級，因為總線上的電平與它自己的電平不相同。然后，進(jìn)一步獲得其的判定條件：
• 仲裁可以持續(xù)多位。首先是比較地址位。如果每個主機都試圖尋址同一的器件，仲裁會繼續(xù)比較數(shù)據(jù)位（假設(shè)主機是發(fā)送器），或者比較響應(yīng)位（假設(shè)主機是接收器）。
• I2C總線的地址和數(shù)據(jù)信息由贏得仲裁的主機決定，在仲裁過程中不會丟失信息。丟失仲裁的主機可以產(chǎn)生時鐘脈沖直到丟失仲裁的該字節(jié)末尾。
• 在串行傳輸過程中時，一旦有重復(fù)的起始條件或停止條件發(fā)送到I2C總線的時侯，仲裁過程仍在進(jìn)行。如果可能產(chǎn)生這樣的情況，有關(guān)的主機必須在幀格式相同位置發(fā)送這個重復(fù)起始條件或停止條件。
• 此外，如果主機也結(jié)合了從機功能，而且在尋址階段丟失仲裁，它很可能就是贏得仲裁的主機在尋址的器件。那么，丟失仲裁的主機必須立即切換到它的從機模式。
• I2C總線的控制只由地址或主機碼以及競爭主機發(fā)送的數(shù)據(jù)決定，沒有中央主機，總線也沒有任何定制的優(yōu)先權(quán)。

時鐘信號的同步
在I2C總線上傳送信息時的時鐘同步信號是由掛接在SCL線上的所有器件的邏輯“與”完成的。SCL線上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個器件的時鐘信號下跳為低電平，將使SCL線一直保持低電平，使SCL線上的所有器件開始低電平期。此時，低電平周期短的器件的時鐘由低至高的跳變并不能影響SCL線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。當(dāng)所有器件的時鐘信號都上跳為高電平時，低電平期結(jié)束，SCL線被釋放返回高電平，即所有的器件都同時開始它們的高電平期。其后，第一個結(jié)束高電平期的器件又將SCL線拉成低電平。這樣就在SCL線上產(chǎn)生一個同步時鐘?？梢姡瑫r鐘低電平時間由時鐘低電平期最長的器件確定，而時鐘高電平時間由時鐘高電平期最短的器件確定。