Lucas. 技术手记

驱动、bootloader、文件系统

嵌入式 SoC 与接口 29：I²C：地址、ACK、重复起始与上拉

Lucas3 分钟阅读
合集 · 嵌入式 SoC 与接口：从芯片框图到系统调试已发布 50 篇
展开合集目录
  1. 嵌入式 SoC 与接口 01：从摄像头框图认识 SoC
  2. 嵌入式 SoC 与接口 02：电平、地与逻辑阈值
  3. 嵌入式 SoC 与接口 03：差分、阻抗、端接与信号完整性
  4. 嵌入式 SoC 与接口 04：PMIC、供电时序与掉电行为
  5. 嵌入式 SoC 与接口 05：晶振、PLL、时钟树与跨时钟域
  6. 嵌入式 SoC 与接口 06：复位域、看门狗与故障恢复
  7. 嵌入式 SoC 与接口 07：ADC、DAC、参考电压与采样
  8. 嵌入式 SoC 与接口 08：MCU、MPU、SoC 与操作系统
  9. 嵌入式 SoC 与接口 09：CPU、异常、中断与多核
  10. 嵌入式 SoC 与接口 10：GPU：并行计算、图形与数据搬运
  11. 嵌入式 SoC 与接口 11：DSP：滤波、FFT、定点数与饱和
  12. 嵌入式 SoC 与接口 12：NPU：张量计算、片上存储与 TOPS
  13. 嵌入式 SoC 与接口 13：ISP：从传感器 RAW 到可用图像
  14. 嵌入式 SoC 与接口 14：视频编解码器与图像加速器
  15. 嵌入式 SoC 与接口 15：Boot ROM、Bootloader 与系统启动
  16. 嵌入式 SoC 与接口 16：NOR、NAND、擦写与 ECC
  17. 嵌入式 SoC 与接口 17：eMMC：总线模式、内部管理与分区
  18. 嵌入式 SoC 与接口 18：安全启动、固件签名与 A/B 升级
  19. 嵌入式 SoC 与接口 19：寄存器、地址空间与 MMIO
  20. 嵌入式 SoC 与接口 20：SRAM、DDR、带宽与延迟
  21. 嵌入式 SoC 与接口 21：Cache、一致性与可见性
  22. 嵌入式 SoC 与接口 22：DMA、描述符与环形缓冲
  23. 嵌入式 SoC 与接口 23：MMU、IOMMU 与三种地址
  24. 嵌入式 SoC 与接口 24：AXI、AHB、APB 与片内互连
  25. 嵌入式 SoC 与接口 25：零拷贝、dma-buf 与缓冲生命周期
  26. 嵌入式 SoC 与接口 26：共享内存、Mailbox 与核间通信
  27. 嵌入式 SoC 与接口 27：GPIO、Pinmux、上下拉与引脚状态
  28. 嵌入式 SoC 与接口 28：UART、RS-232 与 RS-485
  29. 嵌入式 SoC 与接口 29：I²C：地址、ACK、重复起始与上拉
  30. 嵌入式 SoC 与接口 30：SPI、QSPI 与 Flash 访问
  31. 嵌入式 SoC 与接口 31：定时器、PWM、输入捕获与编码器
  32. 嵌入式 SoC 与接口 32：I²S、PCM、TDM 与音频时钟
  33. 嵌入式 SoC 与接口 33：CAN 与 CAN FD：仲裁、帧和错误状态
  34. 嵌入式 SoC 与接口 34：USB：角色、端点、传输类型与 UVC
  35. 嵌入式 SoC 与接口 35：SD 与 SDIO：存储卡和外设功能
  36. 嵌入式 SoC 与接口 36：Ethernet：MAC、PHY、MDIO 与吞吐
  37. 嵌入式 SoC 与接口 37：PCIe：链路、枚举、BAR、中断与 DMA
  38. 嵌入式 SoC 与接口 38：MIPI 全景：CSI、DSI 与 PHY
  39. 嵌入式 SoC 与接口 39：摄像头接入：供电、复位、MCLK 与配置
  40. 嵌入式 SoC 与接口 40：CSI-2：数据类型、虚拟通道与带宽预算
  41. 嵌入式 SoC 与接口 41：显示链路：DSI、RGB、LVDS 与 HDMI
  42. 嵌入式 SoC 与接口 42：设备树、probe、IRQ 与资源生命周期
  43. 嵌入式 SoC 与接口 43：实时性、中断延迟与优先级反转
  44. 嵌入式 SoC 与接口 44：万用表、示波器、逻辑分析仪与 JTAG
  45. 嵌入式 SoC 与接口 45：综合排障：无图、花屏、丢帧与 NPU 慢
  46. 嵌入式 SoC 与接口 46：选修：Wi-Fi、Bluetooth 与蜂窝通信
  47. 嵌入式 SoC 与接口 47：选修：工业以太网、EtherCAT 与 TSN
  48. 嵌入式 SoC 与接口 48：选修：FPGA、流水线与时序约束
  49. 嵌入式 SoC 与接口 49：选修：长距离视频 SerDes 与 A-PHY
  50. 嵌入式 SoC 与接口 50：选修：温度、功耗、EMC 与长期可靠性
嵌入式 SoC 与接口 29：I²C：地址、ACK、重复起始与上拉的封面

第 29 / 50 课 · 核心课程。返回课程合集。

地址与事务边界先说明白

常见 7 位地址不包含读写位，线上地址字节是地址左移一位再加 R/W。某些资料给出已移位的读写字节，把它再次左移会访问错误目标。还存在其他寻址模式，不能据此推断所有 I²C 都只支持 7 位地址。

典型寄存器读取可能是写寄存器索引→重复起始→读数据，但具体索引长度和事务要求由器件决定。重复起始不是任意 stop+start 的完全替代描述，某些设备依赖事务连续性。

ACK 只能证明有限的事情

目标响应地址不表示寄存器配置正确，也不证明视频或采样链路正常。读最后一个字节时控制器通常发送 NACK 结束读取，不能把所有 NACK 都当故障。

开漏总线的上升沿依赖上拉与电容。电阻过大上升慢，过小增加低电平灌电流。总线恢复需确认哪一方拉低及控制器、器件规定，不应对未知设备随意扫描或强制发脉冲。

I²C：地址、ACK、重复起始与上拉：寻址与事务、ACK 和读取、开漏与上拉

练习与参考结论

代码按构造地址 0x36 得到写字节 0x6C、读字节 0x6D，并估算 RC 上升时间。这个地址只用于教学。

纸上解码 START、地址、ACK、寄存器索引、重复 START、数据、NACK、STOP。真实板上先使用已知合法读取，再分析波形；不把盲目全地址扫描作为无副作用操作。

配套代码

下载包包含独立运行所需文件，使用 Python 标准库；这里验证机制和计算，不代表开发板测量结果。

运行本课机制与计算示例

查看完整代码：main.py
import math


def main():
    address = 0x36
    write = address << 1
    read = write | 1
    assert (write, read) == (0x6C, 0x6D)
    resistance, capacitance = 4700, 100e-12
    # 理想一阶 RC 从 30% 上升到 70%，不是整套 I2C 电气认证。
    rise = math.log(0.7 / 0.3) * resistance * capacitance
    print("7-bit address", hex(address), "write/read bytes", hex(write), hex(read))
    print("assumed 4.7kohm / 100pF 30%-70% rise ns:", rise * 1e9)
    assert 398 < rise * 1e9 < 399
    print("需另核对模式限值、灌电流、总线负载与实际波形")


if __name__ == "__main__":
    main()
下载代码

在项目根目录执行；下载包解压后，在解压目录执行 python3 main.py。

cd 'content/posts/驱动、bootloader、文件系统/嵌入式SoC与接口/29-I²C：地址、ACK、重复起始与上拉/code' && python3 main.py

延伸阅读

上一课：UART、RS-232 与 RS-485 · 下一课：SPI、QSPI 与 Flash 访问