用示波器对单片机I2C时序进行图形波形分析的试验小结

I2C的概念原理网上都有就不说了，这里只把我把两个开发板通过I2C通讯的调试经验记录分享一下。

I2C要求要有一个主设备，负责发起请求和控制时钟；其它为从设备，通过设备ID地址来识别并响应主设备请求。主从设备要轮流控制SDA。一开始我没搞明白这一点，直接加了写I2C数据代码，然后用示波器在SDA和SCL脚测量，却只能找到些凌乱的波形，没有预期的效果。后来把从设备接上，两边写好代码，互相有了响应，这才在示波器上看到波形。

这里我找了一个主设备往从设备写数据的例子，代码如下：

char buf[128];

int len;

strcpy(buf,"..huz_hello_i2c/n");

len=strlen(buf);

//deviceid: 0x3c

write_i2c(0x3c, buf , len);

接收端的代码比较简单，就不贴了。

将示波器的X和Y分别接到SDA和SCL，得到波形并分析如图：

从图中可知时序如下：

1. 由主机发起，在SCL为高电平时，SDA由高到低切变，形成开始信号；
2. 接着是7位地址和一位读写标志，这里7位地址为0111100，即0x3c，正是我们代码中设置的地址ID；最后一位为0表示写操作；
3. 接着在下一个时钟，主机以高电平状态释放SDA，这时从机响应，将SDA拉低了；
4. 接着是两个8位数据00101110与响应，即0x2E，正是“.”号的ASCII码，符合预期输出；
5. 还有其它数据和最后的停止位，图中被截掉了。

从图中可知，纵向一格是200mV，则SDA和SCL的电平大概就是350mV；由于信号笔上设置了信号x10，因此实际电平应该大概是3.5V（理论上应该是3.3V）。横向一格是25us，10个时钟周期大概用了4格，即4x25us=100us，平均每个时钟周期是10us，可算出传输频率为1/10us=100,000/s，即100k bps。

另外，对于读从设备内容，基本流程是主设备先往从设备写一个命令，然后再输出读取命令，然后才由从设备发送数据。过程类似，不再具体分析了。

下图示例中，主机先向从机写了一个地址命令，然后重新开始并进入读取周期。

分析波形可检测出I2C通信工作是否正常，是否符合预期，对我们编程调试诊断有辅助作用。