I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种由飞利浦半导体（现为恩智浦半导体）在1980年代初开发的同步、串行的总线型通信协议。它主要用于短距离通信，特别是在同一块印刷电路板（PCB）上的集成电路（IC）之间进行通信。

I2C单个字节写时序：（截图来自友晶科技书籍《DE2-115实战宝典》）： 

 

  • 发送起始位；

  • 发送slave地址+write bit set；

  • 从设备应答；

  • 发送内部寄存器地址；

  • 从设备应答；

  • 发送8位数据；

  • 从设备应答；

  • 发送停止信号。

 

I2C单个字节读时序：

 

  • 发送起始位；

  • 发送slave地址+write bit set；

  • 从设备应答；

  • 发送内部寄存器地址；

  • 从设备应答；

  • 重新发送起始位，即restart；

  • 重新发送slave地址+read bit set；

  • 从设备应答；

  • 从设备发送8位数据；

  • 主机不应答；

  • 发送停止信号。

 

为什么读操作的时序要设计得这么麻烦呢？有一种说法是这里存在一个叫做哑写（Dummy Write ）的操作。哑写行为不是真正向地址写数据，不会触发写操作，所以才叫做dummy write。其目的是为了 重置 I2C 从设备的微控制器的内部字节地址计数器归零。但我认为这种说法可能不正确，因为我从恩智浦的I2C官方文档 https://www.nxp.com.cn/docs/en/user-guide/UM10204.pdf 里面并没找到dummy write 的概念。

 

 
 （摘自正电原子的视频截图）

另一种说法是I2C读时序中传输寄存器地址（或者是I2C从设备内部地址）时是写操作，所以前面需要先设置W/R位为W，然后才能向从设备写内部地址。我认为这种说是法正确的。

参考DE2-115 开发板的 EEPROM器件 24LC32来说， 它支持当前地址读和随机地址读， 以及连续读操作 这三种模式。I2C 从设备的微控制器的内部字节地址计数器（ internal address counter）会根据每读一个数据或者写一个数据就累加1，直到累加到31（写操作） 或者是累加到页尾（读操作）。

以下是对internal address counter描述的原文：

 

如果直接发送器件地址（也就是进行当前地址读），那么它读出来的是当前计数器所指的地址：

 

如果是想读取指定地址的数据（也就是 24LC32的 随机地址读 模式），就需要先指定地址：

 

 以上文字翻译如下：随机读取操作允许主设备以随机方式访问任何内存位置。为了执行这种读取操作，必须首先设置字地址。这通过作为写入操作的一部分将字地址发送给24XX32A来实现(R/W位设为0”)。一旦发送了字地址，主设备将在确认后生成一个起始条件。这终止了写入操作，但内部地址指针还没有被设置。主设备再次发出控制字节，但将R/WV位设为“1”，24XX32A 随后将发出确认信号，并传输8位数据字。主设备不会发送确认，但会生成一个停止条件，导致 24XX32A停止传输(图6-2)。在接收到一个随机的读取命令后，内部地址计数器将指向刚刚读取的地址之后的地址位置。

以上截图来自DE2-115_v.3.0.6_SystemCD\DE2_115_datasheets\Memory\EEPROM\24LC32.pdf。