用示波器測量I2C進行時序圖、波形等分析
阿新 • • 發佈：2019-01-10
I2C的概念原理網上都有就不說了，這裡只把我把兩個開發板通過I2C通訊的除錯經驗記錄分享一下。
I2C要求要有一個主裝置，負責發起請求和控制時鐘；其它為從裝置，通過裝置ID地址來識別並響應主裝置請求。主從裝置要輪流控制SDA。一開始我沒搞明白這一點，直接加了寫I2C資料程式碼，然後用示波器在SDA和SCL腳測量，卻只能找到些凌亂的波形，沒有預期的效果。後來把從裝置接上，兩邊寫好程式碼，互相有了響應，這才在示波器上看到波形。
這裡我找了一個主裝置往從裝置寫資料的例子，程式碼如下：
char buf[128]; int len; strcpy(buf,"..huz_hello_i2c/n"); len=strlen(buf); //deviceid: 0x3c write_i2c(0x3c, buf , len);接收端的程式碼比較簡單，就不貼了。
將示波器的X和Y分別接到SDA和SCL，得到波形並分析如圖：
從圖中可知時序如下：
- 由主機發起，在SCL為高電平時，SDA由高到低切變，形成開始訊號；
- 接著是7位地址和一位讀寫標誌，這裡7位地址為0111100，即0x3c，正是我們程式碼中設定的地址ID；最後一位為0表示寫操作；
- 接著在下一個時鐘，主機以高電平狀態釋放SDA，這時從機響應，將SDA拉低了；
- 接著是兩個8位資料00101110與響應，即0x2E，正是“.”號的ASCII碼，符合預期輸出；
- 還有其它資料和最後的停止位，圖中被截掉了。
從圖中可知，縱向一格是200mV，則SDA和SCL的電平大概就是350mV；由於訊號筆上設定了訊號x10，因此實際電平應該大概是3.5V（理論上應該是3.3V）。橫向一格是25us，10個時鐘週期大概用了4格，即4x25us=100us，平均每個時鐘週期是10us，可算出傳輸頻率為1/10us=100,000/s，即100k bps。
另外，對於讀從裝置內容，基本流程是主裝置先往從裝置寫一個命令，然後再輸出讀取命令，然後才由從裝置傳送資料。過程類似，不再具體分析了。
下圖示例中，主機先向從機寫了一個地址命令，然後重新開始並進入讀取週期。
分析波形可檢測出I2C通訊工作是否正常，是否符合預期，對我們程式設計除錯診斷有輔助作用。