I2C时序分析和基础知识总结
I2C时序分析和基础知识总结
但如果从机要完成一些其他功能后才能接收或发送下一个完 整的数据字节，那么可以使时钟信号保持低电平迫使主机进入等 待状态。这也是唯一一个从机改变主机时钟的情况。
当从机准备好接受下一个字节时，释放时钟线SCL，数据传 输继续。
（2）数据帧格式 I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址
信号，又包括真正的数据信号。
I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另 一根是时钟线SCL。
I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均 为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线 的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。
二、I2C时序分析
1、数据位的有效性规定
I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据 线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平 期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
每个器件都有一个唯一的地址识别，而且都可以作为一个 发送器和接收器（由器件的功能决定）。很明显，LCD驱动器 只能是接收器，而存储器既可以接收又可以发送数据。
• 连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线的硬件接口，则
很容易检测到起始和终止信号。对于不具备I2C总线硬件接 口的有些单片机来说，为了检测起始和终止信号，必须保证
在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位）， 第8位是数据的传送方向位（R/），用“0”表示主机 发送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。每 次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是， 若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可 以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一 从机进行寻址。
I2C时序分析和基础知识简介
一、什么是I2C 二、I2C 三、I2C基础知识 四、I2C注意事项
I2C总线信号时序总结
I2C总线信号时序总结I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种串行通信协议，它用于在集成电路之间进行短距离的数据交换。
I2C总线信号时序对于正确实现I2C通信非常重要。
本文将详细总结I2C总线信号时序，包括起始条件、数据传输、停止条件等。
1.总线状态2.起始条件起始条件是指从I2C主设备（Master）向I2C从设备（Slave）发送数据之前的一系列信号。
起始条件由两个信号组成：SCL（时钟）和SDA（数据）。
当SCL为高电平时，SDA发生一个下降沿，表示开始传输数据。
3.数据传输在数据传输阶段，数据位通过SCL时钟控制的边缘传输。
这个过程类似于同步串行通信协议。
数据的传输在I2C总线上是以字节为单位进行的，每个字节有8位（bit）。
数据传输过程中，SCL和SDA的状态发生变化的规则如下：-当SCL为低电平时，数据线SDA可以发生变化。
此时SDA数据线的电平变化将被忽略。
-当SCL为高电平时，SDA数据线的电平变化将被读取或写入。
4.读取数据在I2C总线上进行数据读取时，接收设备通常在时钟的上升沿读取数据。
主设备将在SCL为高电平时将数据传输到SDA数据线上。
而从设备将在SCL下降沿读取数据。
5.写入数据在I2C总线上进行数据写入时，发送设备通常在时钟的下降沿写入数据。
主设备在SCL为高电平时，将数据传输到SDA数据线上。
从设备将在SCL下降沿写入数据。
6.停止条件停止条件是指在I2C通信完成后，由主设备发送的一系列信号。
停止条件由两个信号组成：SCL（时钟）和SDA（数据）。
当SCL为高电平时，SDA发生一个上升沿，表示结束传输。
对于I2C总线信号时序的更详细说明可以如下：-在起始条件中，SCL先于SDA变为高电平。
SDA变化的任何时间必须在SCL变高之前完成。
起始条件的结束是在SCL为高电平时，SDA发生一个下降沿。
-在数据传输阶段，数据的传输是由主设备控制的，每个字节8位。
I2C总线时序详解
I2C总线时序详解由于连接到I2C 总线的器件有不同种类的工艺（CMOS、NMOS、双极性），逻辑0（低）和逻辑1（高）的电平不是固定的，它由电源VCC的相关电平决定，每传输一个数据位就产生一个时钟脉冲。
数据的有效性SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定。
数据线的高或低电平状态只有在SCL 线的时钟信号是低电平时才能改变。
I2C位传输数据有效性起始和停止条件SCL 线是高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件；SCL 线是高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。
起始和停止条件一般由主机产生，总线在起始条件后被认为处于忙的状态起始和停止条件，在停止条件的某段时间后总线被认为再次处于空闲状态。
如果产生重复起始条件而不产生停止条件，总线会一直处于忙的状态，字节格式发送到SDA 线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制。
每个字节后必须跟一个响应位。
首先传输的是数据的最高位（MSB），如果从机要完成一些其他功能后（例如一个内部中断服务程序）才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL 保持低电平，迫使主机进入等待状态，当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL 后数据传输继续。
应答响应数据传输必须带响应，相关的响应时钟脉冲由主机产生。
在响应的时钟脉冲期间发送器释放SDA 线（高）。
在响应的时钟脉冲期间，接收器必须将SDA 线拉低，使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。
通常被寻址的接收器在接收到的每个字节后，除了用CBUS 地址开头的数。
I2C总线数据传输和应答据，必须产生一个响应。
当从机不能响应从机地址时（例如它正在执行一些实时函数不能接收或发送），从机必须使数据线保持高电平，主机然后产生一个停止条件终止传输或者产生重复起始条件开始新的传输。
如果从机接收器响应了从机地址，但是在传输了一段时间后不能接收更多数据字节，主机必须再一次终止传输。
i2c 时序状态
i2c 时序状态
I2C总线是一种串行数据总线，用于连接微控制器（MCU）和外部设备。
它的时序状态包括：
- 启动信号：SCL为高电平的时候，SDA由高电平向低电平跳变。
- 结束信号：SCL为高电平的时候，SDA由低电平向高电平跳变。
- 数据传送时序：由于一个I2C总线上可以挂多个设备，因此开始信号后，要先发送7bit的从设备地址；第8个bit表示读或者写，该信号由主机发送；然后从机会发送ACK 的应答信号；之后才是要发送的数据，数据发送完，从机再发送ACK信号。
- 空闲状态：由I2C的启动条件可知，I2C总线在空闲时需要总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平。
- 总线仲裁：I2C总线上可能挂接有多个器件，有时会发生两个或多个主器件同时想占用总线的情况，这种情况叫做总线竞争。
在使用I2C总线时，必须严格遵循其时序要求，以确保数据传输的可靠性和准确性。
如需了解更多关于I2C总线的信息，可以补充相关背景后再次向我提问。
i2c repeat strat 时序
i2c repeat strat 时序I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种用于连接微控制器和各种外围设备的双向二线制同步串行总线。
它简单、可靠且广泛用于各种电子设备中。
在I2C通信中，有时需要重复启动（Repeat Start）操作，这允许在不释放总线的情况下连续进行多次数据传输。
I2C Repeat Start时序详解总线空闲状态：在I2C总线中，当SDA（数据线）为高且SCL（时钟线）为高时，总线被认为处于空闲状态。
开始条件：当SDA从高电平变为低电平时，同时SCL保持高电平，这表示一个开始条件。
此时，所有连接到总线的设备都会检测到这个信号，并准备进行通信。
设备寻址：接下来的8位数据传输表示要通信的设备地址。
如果设备地址与某个设备匹配，该设备会被选中。
数据传输：在设备寻址之后，可以传输数据。
数据可以是字节格式，由8位数据位和1位应答位（ACK/NACK）组成。
结束条件：当SDA从低电平变为高电平时，同时SCL保持高电平，这表示一个结束条件。
Repeat Start时序在I2C通信中，如果需要连续向同一个设备或多个设备发送数据，可以使用Repeat Start条件，而不是释放总线并重新发起开始条件。
第一个数据传输：首先，按照标准的I2C开始条件进行设备寻址和数据传输。
Repeat Start：在完成第一个数据传输后，不发送结束条件，而是直接改变SDA的状态，从高电平变为低电平（此时SCL仍为高电平），形成Repeat Start条件。
再次寻址和数据传输：在Repeat Start之后，可以立即进行设备寻址和新的数据传输，而无需释放总线。
注意事项Repeat Start条件只能用在主设备（Master）向从设备（Slave）发送数据时。
并不是所有的I2C设备都支持Repeat Start条件，所以在使用时需要确保目标设备支持这一功能。
在某些情况下，使用Repeat Start条件可能会提高通信效率，特别是在需要连续向多个设备发送数据时。
I2C操作时序问题总结(内附大量实用代码和详解)
I2C 总线在单片机操作中用到的很多。
特别是以I2C总线进行数据和命令传输的器件，比如AT24C02存储芯片等。
特此做了相关操作过程中经常用到的操作和一些操作的解释。
相信看完之后，肯定会对I2C总线有深刻的理解。
I2C总线操作(从高位开始进行读写操作)写操作时序启动之后先进行一个字节的指令写入操作，然后进行应答；在进行字节数据的传送；然后再进行应答；I2C读操作时序基本上与写操作相同，不同的是读操作只需进行指令的写入，不写数据（应该不绝对），最后主机产生非应答信号，结束数据的读取；在对E2PROM（24C02）进行操作时，写入写操作指令后，然后写入需要操作的存储器地址号，最后写入数据。
且每个存储器地址只能赋值一次，重复对该存储器地址赋值会使前一个数据丢失。
读操作过程中需对将指令改写为读指令，在读取数据时需要写入指令指明需要读出数据时的存储器地址号下面是对24C02的写操作和读操作void write_add(uchar address,uchar date){start();write_byte(0xa0); //写指令respons();write_byte(address); //写入要操作的存储器地址respons();write_byte(date); //写入存储器数据respons();stop();}uchar read_add(uchar address){uchar date;start();write_byte(0xa0); //写入指令respons();write_byte(address); //写入读取操作时，要读取的存储器地址respons();stop();start();write_byte(0xa1); //写入指令，进行读操作respons();date=read_byte(); //进行读取数据norespons();stop();return date;}void main(){init();write_add(23,0xcc); //写入存储器地址号为23中，数据为0xcc delay1(100);P1=read_add(23); //读入存储器地址号为23中的数据，并将数据赋值给P1口，通过数码管显示while(1); //停留在此处}I2C串行总线的操作程序起始信号（时钟线为高，数据线由高变低）：void AT24C04_Start(){SDA = 1; //拉高数据线 SCL = 1; //拉高时钟线 Delay5us(); //延时SDA = 0; //产生下降沿 Delay5us(); //延时SCL = 0; //拉低时钟线}结束信号：（时钟线为高，数据线由低变高）void AT24C04_Stop(){SDA = 0; //拉低数据线 SCL = 1; //拉高时钟线 Delay5us(); //延时SDA = 1; //产生上升沿 Delay5us(); //延时}字节传输：（每个字节为8位，一个字节带一个相应位）发送数据：void AT24C04_SendByte(BYTE dat){BYTE i;for (i=0; i<8; i++) //8位计数器{dat <<= 1; //移出数据的最高位SDA = CY; //送数据口SCL = 1; //拉高时钟线Delay5us(); //延时SCL = 0; //拉低时钟线，以便下一次传送数据 Delay5us(); //延时}AT24C04_RecvACK();}接收数据：BYTE AT24C04_RecvByte(){BYTE i;BYTE dat = 0;SDA = 1; //使能内部上拉,准备读取数据for (i=0; i<8; i++) //8位计数器{dat <<= 1;SCL = 1; //拉高时钟线Delay5us(); //延时dat |= SDA; //读数据SCL = 0; //拉低时钟线以便下一个数据传送 Delay5us(); //延时}return dat;数据响应：每次数据传输成功后，接收器件发送一个应答信号，当第九个信号产生时，产生应答信号的器件将SDA拉低。
i2c 高速模式时序
i2c 高速模式时序I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于连接微控制器和外围设备。
高速模式是I2C协议的一种工作模式，它提供了更高的数据传输速率。
本文将介绍I2C高速模式的时序，包括起始条件、数据传输和停止条件等。
一、起始条件在I2C高速模式下，起始条件是指主设备（如微控制器）向从设备发送起始位的过程。
起始条件包括以下几个步骤：1. 主设备将SCL（时钟线）拉低，表示开始通信。
2. 主设备将SDA（数据线）从高电平拉低，表示起始位。
3. 主设备保持SCL为低电平，等待从设备响应。
二、数据传输在I2C高速模式下，数据传输是指主设备向从设备发送数据或接收数据的过程。
数据传输包括以下几个步骤：1. 主设备将数据位（包括地址和数据）依次发送到SDA线上。
2. 主设备在每个数据位发送后，将SCL拉高一段时间，等待从设备读取数据。
3. 从设备在接收到数据位后，发送应答位（ACK）到SDA线上，表示成功接收到数据。
4. 主设备在接收到应答位后，继续发送下一个数据位，直到所有数据都发送完毕。
5. 主设备在发送完最后一个数据位后，将SCL拉高一段时间，等待从设备读取数据。
三、停止条件在I2C高速模式下，停止条件是指主设备向从设备发送停止位的过程。
停止条件包括以下几个步骤：1. 主设备将SCL拉低，表示结束数据传输。
2. 主设备将SDA从低电平拉高，表示停止位。
3. 主设备保持SCL为高电平，等待下一次通信。
I2C高速模式的时序图如下所示：起始条件：SCL为高电平时，SDA从高电平拉低数据传输：SCL拉高一段时间，等待从设备响应；从设备发送应答位，表示接收成功停止条件：SCL为高电平时，SDA从低电平拉高需要注意的是，I2C高速模式的时序与标准模式的时序略有不同。
高速模式的时序更为紧凑，可以实现更高的数据传输速率。
然而，高速模式对于电路设计和信号完整性要求更高，需要更精确的时钟和数据线控制。
I2C通信时序图解析
I2C通信时序图解析⼀、I2C协议简介 I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被⼴泛地使⽤在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。
关于I2C协议的更多内容，可阅读《I2C总线协议》，本博⽂主要分析I2C波形图，对于I2C的基础知识不在做介绍。
⼆、I2C协议标准代码2.1 起始信号&停⽌信号 起始信号：当 SCL 线是⾼电平时 SDA 线从⾼电平向低电平切换。
停⽌信号：当 SCL 线是⾼电平时 SDA 线由低电平向⾼电平切换。
2.1.1 起始信号代码void I2C_Start(void){I2C_SDA_High(); //SDA=1I2C_SCL_High(); //SCL=1I2C_Delay();I2C_SDA_Low();I2C_Delay();I2C_SCL_Low();I2C_Delay();}2.1.2 停⽌信号代码void I2C_Stop(void){I2C_SDA_Low();I2C_SCL_High();I2C_Delay();I2C_SDA_High();I2C_Delay();}2.2 发送⼀个字节 CPU向I2C总线设备发送⼀个字节（8bit）数据u8 I2C_SendByte(uint8_t Byte){uint8_t i;/* 先发送⾼位字节 */for(i = 0 ; i < 8 ; i++){if(Byte & 0x80){I2C_SDA_High();}else{I2C_SDA_Low();}I2C_Delay();I2C_SCL_High();I2C_Delay();I2C_SCL_Low();I2C_Delay();if(i == 7){I2C_SDA_High(); /* 释放SDA总线 */}Byte <<= 1; /* 左移⼀位 */I2C_Delay();}} 2.3 读取⼀个字节 CPU从I2C总线设备上读取⼀个字节（8bit数据）u8 I2C_ReadByte(void){uint8_t i;uint8_t value;/* 先读取最⾼位即bit7 */value = 0;for(i = 0 ; i < 8 ; i++){value <<= 1;I2C_SCL_High();I2C_Delay();if(I2C_SDA_READ()){value++;}I2C_SCL_Low();I2C_Delay();}return value;}2.4 应答2.4.1 CPU产⽣⼀个ACK信号void I2C_Ack(void){I2C_SDA_Low();I2C_Delay();I2C_SCL_High();I2C_Delay();I2C_SCL_Low();I2C_Delay();I2C_SDA_High();}2.4.2 CPU产⽣⼀个⾮ACK信号void I2C_NoAck(void){I2C_SDA_High();I2C_Delay();I2C_SCL_High();I2C_Delay();I2C_SCL_Low();I2C_Delay();}2.4.3 CPU产⽣⼀个时钟，并读取器件的ACK应答信号uint8_t I2C_WaitToAck(void){uint8_t redata;I2C_SDA_High();I2C_Delay();I2C_SCL_High();I2C_Delay();if(I2C_SDA_READ()){redata = 1;}else{redata = 0;}I2C_SCL_Low();I2C_Delay();return redata;}三、I2C通信时序图解析 有了上边的I2C总线标准代码的基础，下⾯我们进⼊本博⽂所要讲解的内容，怎么分析I2C的时序图，以O2Micro的OZ9350为例，OZ9350是⼀款模拟前端（AFE）的IC器件。
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• a、主机向从机发送数据，数据传送方向在 整个传送过程中不变：
• 注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分 则表示数据由从机向主机传送。
• A表示应答， A表示非应答（高电平）。S表示起始信号， P表示终止信号。
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• 起始信号后的第一字节的8位为“0000 0000”时， 称为通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字 节中加以说明。格式为：
• 第二字节为 06H时，所有能响应通用呼叫地址的从机器 件复位，并由硬件装入从机地址的可编程部分。能响应命 令的从机器件复位时不拉低SDA和SCL线，以免堵塞总线。
从机地址中可编程部分决定了可接入总线该类 器件的最大数目。如一个从机的7位寻址位有 4位是固定位，3位是可编程位，这时仅能寻 址8个同样的器件，即可以有8个同样的器件 接入到该I2C总线系统中。
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• （2）寻址字节中的特殊地址
• 固定地址编号0000和1111已被保留作为 特殊用途。
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SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电
平的期间，SDA状态的改变被用整来理p表pt 示起始和停止条件。
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I2C 总线是双向传输的总线，因此主机和从机都可能成为发 送器和接收器。如果主机向从机发送数据，则主机是发送器， 而从机是接收器；如果主机从从机读取数据，则主机是接收器， 而从机是发送器。不论主机是发送器还是接收器，时钟信 号 SCL 都要由主机来产生。
一、什么是I2C 二、I2C时序分析 三、I2C基础知识 四、I2C注意事项
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I2C（Inter－Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司（现在的NXP半导体）开发的两 线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种 总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式 小，通信速率较高等优点。
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• b、主机在第一个字节后，立即由从机读数 据
• c、在传送过程中，当需要改变传送方向 时，起始信号和从机地址都被重复产生一 次，但两次读/写方向位正好反相。
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4、总线的寻址
• I2C总线协议有明确的规定：采用7位的寻址字 节（寻址字节是起始信号后的第一个字节）。
• （1）寻址字节的位定义
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但如果从机要完成一些其他功能后才能接收或发送下一个完 整的数据字节，那么可以使时钟信号保持低电平迫使主机进入等 待状态。这也是唯一一个从机改变主机时钟的情况。
当从机准备好接受下一个字节时，释放时钟线SCL，数据传 输继续。
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• （2）数据帧格式 • I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地
•
I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，
另一根是时钟线SCL。
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• I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根 线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都 将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与” 关系。
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• 1、数据位的有效性规定
• D7～D1位组成从机的地址。D0位是数 据传送方向位，为“0”时表示主机向从机 写数据，为“1”时表示主机由从机读数据。
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•主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7 位地址码与自己的地址进行比较，如果相同， 则认为自己正被主机寻址，根据R/位将自己确 定为发送器或接收器。
•从机的地址由固定部分和可编程部分组成。 在一个系统中可能希望接入多个相同的从机，
• 如果从机对主机进行了应答，但在数据传送一段时间 后无法继续接收更多的数据时，从机可以通过对无法接 收的第一个数据字节的“非应答”通知主机，主机则应 发出终止信号以结束数据的继续传送。
• 当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必 须向从机发出一个结束传送的信号。这个线，以 允许主机产生终止信号。
每个器件都有一个唯一的地址识别，而且都可以作为一个 发送器和接收器（由器件的功能决定）。很明显，LCD驱动器 只能是接收器，而存储器既可以接收又可以发送数据。
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• 连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线的硬件接口，则
很容易检测到起始和终止信号。对于不具备I2C总线硬件接 口的有些单片机来说，为了检测起始和终止信号，必须保证
在每个时钟周期内对数据线SDA采样两次。
• 接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能需要完成 一些其它工作，如处理内部中断服务等，可能无法立刻接收 下一个字节，这时接收器件可以将SCL线拉成低电平，从而 使主机处于等待状态。直到接收器件准备好接收下一个字节 时，再释放SCL线使之为高电平，从而使数据传送可以继续 进行。
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• 3、数据传送格式 • （1）字节传送与应答
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传 送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟 随一位应答位（即一帧共有9位）。
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• 由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从
机正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数 据），它必须将数据线置于高电平，而由主机产生一个 终止信号以结束总线的数据传送。
址信号，又包括真正的数据信号。
• 在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位）， 第8位是数据的传送方向位（R/），用“0”表示主 机发送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。 每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。 但是，若主机希望继续占用总线进行新的数据传 送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始 信号对另一从机进行寻址。
• I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数 据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为 低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变 化。
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4
• 2、起始和终止信号
• SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低
电平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期 间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止 信号。