在I²C通信中,SDA = 1;这一行代码的作用是在读取一个字节之前,确保SDA(数据线)处于高电平状态。这一操作看似简单,实则与I²C总线的电气特性和通信时序密切相关。下面我们从I²C协议、硬件接口和时序角度详细解释这一行代码的意义,并结合时序图帮助理解。
一、I²C通信的基本原理
I²C(Inter-Integrated Circuit)是一种半双工同步串行通信协议,使用两根线进行通信:
SCL(Serial Clock):时钟线,由主机控制,用于同步数据传输。
SDA(Serial Data):数据线,用于传输数据,由主机或从机控制。
I²C总线采用漏极开路(Open-Drain)输出结构,因此所有设备只能主动拉低SDA/SCL,而不能主动拉高。总线的高电平由外部上拉电阻提供。
二、为何在读取前要执行SDA = 1;
1. 硬件层面:确保SDA为高电平
在STM32或其他单片机中,I/O口配置为开漏输出(Open-Drain)时,写1并不意味着引脚实际输出高电平,而是释放引脚,使其由外部上拉电阻拉高。因此:
SDA = 1;表示将SDA引脚设为高阻态(释放),允许外部上拉将其拉高。
如果不执行这一步,SDA可能仍被上一次操作拉低,导致后续读取错误。
2. 协议层面:为读取数据做准备
在I²C通信中,主机读取数据时,每个数据位的采样发生在SCL上升沿。在SCL上升沿到来前,SDA必须稳定在某个电平(高或低)。因此:
在每次读取数据位前,必须确保SDA已经释放(即高阻态),否则可能被上一次操作遗留的低电平干扰。
执行SDA = 1;正是为了释放SDA线,使其恢复高电平,为后续的数据位读取做好准备。
三、为何屏蔽这一行会导致首次正确、第二次错误?
情景分析:
首次读取时:SDA可能初始状态为高电平,因此即使没有执行SDA = 1;,也能正确读取。
第二次读取时:由于上一次读取过程中,SDA可能被拉低(例如在ACK/NACK响应中),若不释放SDA,则SDA仍保持低电平,导致主机误读为“0”。
举例说明:
假设你在读取第一个字节时SDA为高电平,读取成功;但在读取第二个字节时,SDA仍被拉低(未释放),那么即使从机发送的是“1”,主机也会读到“0”,导致数据错误。
四、结合I²C时序图分析
以下是I²C读取一个字节的标准时序图:
- SCL: ↑↑↑↑↑↑↑↑
- ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
- SDA: [D7] [D6] [D5] [D4] [D3] [D2] [D1] [D0]
复制代码
每个数据位在SCL上升沿被采样。
在SCL上升沿之前,SDA必须稳定。
在SCL下降沿之后,SDA可以改变。
在读取前,若SDA未释放(未执行SDA = 1;),则可能SDA仍为低电平,导致第一个数据位(D7)被误读为“0”。
五、代码逻辑分析
我们来看你提供的代码片段:
```c
u8 I2CReadAbyte(void) //read A byte from I2C
{
u8 i,dat;
i = 8;
SDA = 1; //为何要事先拉高电平。
do
{
SCL = 1;
I2CDelay();
dat
[本文内容由国芯人工智能辅助生成,仅供参考] |