对IIC总线时序的一点理解以及ACK和NACK(NAK)

女爷i 2022-03-31 06:30 314阅读 0赞

参考自：[http://blog.chinaunix.net/uid-16100003-id-3059814.html][http_blog.chinaunix.net_uid-16100003-id-3059814.html]

关于**IIC的响应问题**：**对于每一个接收设备（从设备，slaver），当它被寻址后，都要求在接收到每一个字节后产生一个响应。因此，the master device 必须产生一个额外的时钟脉冲（第九个脉冲）用以和这个响应位相关联。**

**在这个脉冲期间，发出响应的从设备必须将SDA拉低并在时钟脉冲的高电平期间保持住。这表示该设备给出了一个ACK。如果它不拉低SDA线，就表示不响应（NACK）。**

另外，在从机（发送方）发送完最后一个字节后主设备（接收方）必须产生一个不响应位，用以通知从机（发送方）不要再发送信息了，这样从机就知道该将SDA释放了，而后，主机发出一个停止位给slaver。

总结下，**IIC通讯中，SDA 和 SCL 都是有主机控制的，从设备只是能够将SDA线拉低而已**。对于SCL线，从机是没有任何能力去控制的。从机只能被动跟随SCL。

再说的清楚些：

**主机发送数据到从机的状态下：主机控制SCL信号线和SDA信号线，从机只是在SCL线为高的时候去被动读取SDA线。**

**主机读取从机的数据的状态下：主机来发出时钟信号，从机只是保证在时钟信号为高电平的时候的SDA的状态而已。**

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补充@201108311142

**SDA和SCL已经通过上拉电阻被上拉，**master可以控制（拉低或者释放）这两条线，而slaver只能控制SDA线。当master发送数据时，master会适时地将SDA和SCL拉低或释放(拉高)。确切的时序应该是这样的：

**当mater要发送一个start时，mater会将SDA拉低**，这就可以了，因为此时的SCL一定是High。好了，一个start就这样发出去了。**而slaver也会发现这个start信号的发生，slaver便会准备好接收接下来的数据**了。紧接着，**master要发送一个Byte的数据了，一位一位的发出这8个bits**。这时**master会先将SCL拉低，然后在SCL为低的状态下将一个bit准备好放到SDA上**（比如要发送一个 0，master就会通过拉低SDA来放好这个0），**然后master会把SCL拉高（释放），此时slaver会立刻检测到SCL的变化，由此聪明的slaver便知道master已经将要发送的那个bit准备好了，slaver便会在这个SCL的高电平期间尽快（maser不会等你很久的哦）去读取一下SDA**，嗯读到了一个0，slaver就把这个0放到自己的移位寄存器中待后续处理。**master会在一个设定好的时间后把SCL再次拉低，然后在SCL为低电平期间把下一个bit放到SDA上，然后再把SCL拉高，然后slaver在SCL的高电平期间再去读SDA**。。。。。如此反复8次，一个Byte的传输便告结束。**当这8个bit发完后，SCL是处于低电平的(被master拉低的)，SDA是出于高电平的(master已经释放了SDA)。**

**当一个字节发送完毕后，master会释放SDA（拉高）并拉低SCL，此时slaver如果打算发出一个ACK的话，它必须在这个SCL被master拉低的短暂时间内去主动将SDA拉低并保持住** (此前我们说过，SDA此时已经被master释放，所以slaver才有机会去拉低这个SDA)。**master会在一个确定的时间后再次将SCL拉高，并在拉高的期间去读取SDA线的状态，如果读到低电平，则认为收到了来自slaver的响应（ACK），否则认为slaver没有响应（NACK）刚才发送的那一个Byte**。这个过程就是我们说的i2c通讯中的第9个时钟周期。**当master读完这个ACK / NACK 后，会再次将SCL拉低，用以通知slaver：第9个时钟周期已经结束，你现在可以释放SDA了。**而此时master也可以向SDA上准备下一个Byte的第一个bit。继而重复上述过程。。。。。或者，master也许想在接下来发送一个stop过去，那么master会在这个SCL为低的时间内将SDA拉低，而后再将SCL拉高，在SCL为高的期间再将SDA释放 (拉高) 。这样，一个STOP位就产生了。你会发现此后的SDA和SCL都是高，这就是是所谓的总线空闲了！

一句话：SCL是单向的，由master控制。而SDA是双向的，master可以控制，slaver也可以控制。

阅读上述过程时，始终牢记：**SDA上的数据必须在SCL为高电平期间保持稳定，SDA上的数据只能在SCL为低电平期间变化。（开始信号和结束信号例外）！**

**另外，需要注意的是，并非每传输8位数据之后，都会有ACK信号，有以下3种例外：**

**（1）当从机不能响应从机地址时（例如它正忙于其他事而无法相应I2C总线的操作，或者这个地址没有对应的从机），在第9个SCL周期内SDA线没有被拉低，即没有ACK信号。这时，主机发出一个P信号终止传输或者重新发出一个S信号开始新的传输。**

**（2）如果从机接收器在传输过程中不能接收更多的数据时，它也不会发出ACK信号。这样，主机就可以意识到这点，从而发出一个P信号终止传输或者发出一个S信号开始新的传输。**

**（3）主机接收器在接收到最后一个字节后，也不会发出ACK信号。于是，从机发送器释放SDA线，以允许主机发出P信号结束传输。**

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