1.线与特性

“线与” 并非传统数字电路中 “多个输出端直接连接” 的物理与逻辑（需特定门电路），而是 IIC 通过总线外部上拉电阻 + 设备开漏输出（Open-Drain） 实现的逻辑效果：

• 当所有设备的 SDA（串行数据线）/SCL（串行时钟线）引脚均处于高电平（释放总线） 时，总线电平由上拉电阻拉至 VDD（高电平）；
• 只要任意一个设备将 SDA/SCL 引脚拉低（输出低电平），总线电平就会被拉至低电平；
• 最终总线电平的逻辑规则：只有所有设备都不拉低总线时，总线才为高；只要有一个设备拉低，总线就为低—— 这与 “逻辑与（AND）” 的真值表完全一致，因此称为 “线与”。

解决 “多主竞争” 的总线仲裁

当多个主设备同时尝试占用总线时（多主模式），IIC 通过 “总线仲裁” 避免数据冲突，而仲裁的核心就是线与特性：

• 多个主设备同时向 SDA 发送电平（高或低）；
• 若某主设备发送 “高电平”，但通过线与特性检测到总线实际为 “低电平”（说明其他主设备发送了低电平），则该主设备会立即停止发送，主动放弃总线控制权；
• 最终只有 “始终发送与总线电平一致信号” 的主设备能继续占用总线，实现无冲突的仲裁，且仲裁过程不破坏已发送的有效数据。

2.相关概念

IIC（Inter-Integrated Circuit，集成电路间总线）是由飞利浦（现恩智浦 / NXP）于 1982 年推出的短距离、同步串行通信总线，核心特点是 “双线制、多主多从、共享总线”，广泛用于芯片间的低速数据交互（如传感器、存储器、显示器与 MCU/CPU 的通信）。

3.IIC通信时序

1.start信号

在 IIC 通信时序中，Start（起始）信号和Stop（停止）信号是由主设备主动生成的 “总线控制信号”，核心作用是界定一次完整 IIC 通信的 “开始” 与 “结束”，同时向总线上所有从设备传递 “总线即将被占用” 或 “总线已释放” 的状态，是 IIC 时序逻辑的 “总开关”。

Start 信号的唯一判定条件：在 SCL 保持高电平期间，SDA 从高电平跳变到低电平

2.stop信号

Stop 信号的唯一判定条件：在 SCL 保持高电平期间，SDA 从低电平跳变到高电平

3.通信时序

1. 总线空闲状态

• 当 SCL（时钟线）和 SDA（数据线）均为高电平时（由上拉电阻维持），总线处于空闲状态，所有设备未进行通信。

2. 起始信号（Start）

• 触发条件：SCL 保持高电平时，SDA 从高电平跳变为低电平（高→低）。
• 作用：标志一次通信的开始，主设备通过此信号通知所有从设备 “总线即将被占用”，从设备进入监听状态。

3. 数据传输时序

• 位传输规则：每个数据位（0 或 1）在 SCL 高电平期间保持稳定，从设备在 SCL 高电平时采样 SDA 电平（读取数据）；SDA 的电平变化只能在 SCL 低电平时进行（避免数据错乱）。
• 字节传输：每次传输 1 字节（8 位），按 “高位在前（MSB）” 的顺序发送。

4. 应答信号（ACK/NACK）

• 每传输 1 字节后，紧跟 1 个应答位：
  • ACK（应答）：接收方在应答位期间（SCL 高电平）拉低 SDA，表示 “已正确接收”。
  • NACK（非应答）：接收方释放 SDA（由上拉电阻维持高电平），表示 “未接收” 或 “结束传输”。
• 应答位由接收方（从设备或主设备，取决于传输方向）控制。

5. 重复起始信号（Repeated Start）

• 若主设备需要在一次通信中切换从设备或传输方向（如先写后读），无需发送 Stop 信号，直接再次发送 Start 信号（时序与首次 Start 相同）。
• 作用：避免总线被其他主设备抢占，实现连续通信。

6. 停止信号（Stop）

• 触发条件：SCL 保持高电平时，SDA 从低电平跳变为高电平（低→高）。
• 作用：标志一次通信的结束，主设备释放总线，从设备回到空闲状态。

4.相关配置

先配置IIC的初始化

注意设置波特率之前最好先将I2Cn_I2CR的IEN清0，设置好之后再置1

分频：由于时钟是irq_clk_root为66MHz，需要配置为100KHz，故分频系数为660，查阅手册知，与660最相近的为0x15

示例

void i2c1_init(void)
{
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 1);    //sion位置1表示检测引脚电平状态
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 1);

    //设置引脚电器特性
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 0xF0B0);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 0xF0B0);

    //失能I2C1(会进行复位)
    I2C1->I2CR &= ~I2CR_IEN;
    //修改分频值
    I2C1->IFDR = 0x15;
    //使能I2C1
    I2C1->I2CR |= I2CR_IEN;
}

配置中断相关

1. IIF 位的状态定义：

   • 当 IIF 位为 1 时：表示 IIC 模块已产生中断事件（如数据发送完成、数据接收完成、地址匹配、总线错误等，具体触发源取决于芯片设计）。
   • 当 IIF 位为 0 时：表示 IIC 模块未产生中断，或中断已被清除。

2. 触发场景：
   IIF 位的置位（变为 1）通常与 IIC 模块的具体操作相关，常见触发条件包括：

   • 主设备发送完 1 字节数据；
   • 从设备接收到 1 字节数据；
   • 从设备检测到自身地址被主设备匹配（地址应答）；
   • 总线出现错误（如仲裁失败、无应答等）。

3. 软件操作逻辑：

   • 当 IIF 位为 1 时，会触发 CPU 的中断请求（需先使能 IIC 中断），程序会进入中断服务函数处理相应事件。
   • 中断处理完成后，软件需通过特定指令清除 IIF 位（通常是向该位写 0，或读取状态寄存器后写特定值，具体依赖芯片手册），否则会持续触发中断。

I2CR 的 TXAK 位：控制 “本设备发送的应答信号”

• 全称：通常为 “Transmit Acknowledge”（发送应答）位，位于控制寄存器（I2CR）中，用于配置本设备在接收数据后，向发送方返回的应答类型。
• 功能：
  • 当 TXAK=0 时：本设备在接收完 1 字节数据后，会主动拉低 SDA 线（在应答位周期内），向发送方返回ACK（应答信号），表示 “已正确接收数据”。
  • 当 TXAK=1 时：本设备在接收完 1 字节数据后，会释放 SDA 线（由上拉电阻维持高电平），向发送方返回NACK（非应答信号），表示 “未接收数据” 或 “要求发送方停止传输”。
• 适用场景：
  • 若本设备是从设备：接收主设备发送的数据后，通过 TXAK 配置是否返回 ACK（默认通常为 0，即返回 ACK）。
  • 若本设备是主设备：接收从设备返回的数据后，通过 TXAK 配置是否返回 ACK（例如，主设备读取最后 1 字节数据时，可设置 TXAK=1 返回 NACK，告知从设备 “数据已读完”）。
• 本质：主动控制信号，由本设备软件配置，决定向对方发送 ACK 还是 NACK。

2. I2SR 的 RXAK 位：指示 “本设备收到的应答信号”

• 全称：通常为 “Receive Acknowledge”（接收应答）位，位于状态寄存器（I2SR）中，用于指示本设备作为发送方时，是否收到了接收方返回的应答信号。
• 功能：
  • 当 RXAK=0 时：表示本设备发送完 1 字节数据后，接收到了接收方返回的ACK 信号（SDA 被拉低），即 “接收方已正确接收数据”。
  • 当 RXAK=1 时：表示本设备发送完 1 字节数据后，接收到的是NACK 信号（SDA 为高电平），即 “接收方未接收数据” 或 “通信异常”（如从设备地址不存在、数据溢出等）。
• 适用场景：
  • 若本设备是主设备：发送地址或数据后，通过 RXAK 判断从设备是否应答（例如，RXAK=1 可能意味着从设备未连接或地址错误）。
  • 若本设备是从设备：发送数据给主设备后，通过 RXAK 判断主设备是否接收（例如，主设备返回 NACK 表示 “无需继续发送”）。
• 本质：被动状态指示，由硬件自动更新（根据总线上的应答信号），供软件查询通信是否正常。

每次发送数据后从机都会回应ACK还是NACK故需要写一个函数来判断

int i2c_wait_iif(I2C_Type *base)
{
    while((base->I2SR & I2SR_IIF) == 0)
    {
        //超时机制
    }
    //清除中断(写0清除中断)
    base->I2SR &= ~(I2SR_IIF);

    if ((base->I2SR & I2SR_RXAK) != 0)
    {
        return -1;         //NACK
    }

    return 0;              //ACK

}

在此用的是RXAK，来读取从机回应的是什么

配置主机向从机写

示例

void i2c_write(I2C_Type *base, unsigned char dev_addr, unsigned char reg_addr, unsigned char *data, int len)
{
    int statu;
    int i = 0;

    //清除仲裁丢失标志IAL，清除中断标志IIF, 切换收发模式到发送
    base->I2SR &= ~(I2SR_IAL | I2SR_IIF);
    base->I2CR |= (I2CR_MTX);

    //产生start信号
    base->I2CR |= (I2CR_MSTA);

    //发送从机地址
    base->I2DR = ((dev_addr << 1) | 0);      //表示7个从机地址位和一个数据流向位
    statu = i2c_wait_iif(base);
    if (statu == -1) goto stop;

    //发送从机要写的寄存器的地址
    base->I2DR = reg_addr;      
    statu = i2c_wait_iif(base);
    if (statu == -1) goto stop;

    //循环发要传送的数据
    for (; i < len; i++)
    {
        base->I2DR = data[i];
        statu = i2c_wait_iif(base);
        if (statu == -1) goto stop;
    }

stop:
    //结束发送stop信号
    base->I2CR &= ~I2CR_MSTA;
    //检测总线知道空闲
    while ((base->I2SR & I2SR_IBB) != 0)
    {
        printf("i2c is busy\n");
    }
    delay_ms(5);

}

配置主机 从 从机中读取数据

注意 在读取到最后一个字节的时候，注意必须回复NACK，否则可能会导致从机通信异常