原创 I2C总线的仲裁问题

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【问】有网友问关于I²C总线的仲裁问题：

The I²C-bus specification 的第13页有这样的话：

In other words, arbitration isn’t allowed between:

* A repeated START condition and a data bit

* A STOP condition and a data bit

* A repeated START condition and a STOP condition.

Slaves are not involved in the arbitration procedure.

我现在遇到了一个问题，假设说有两台主机A和B同时发送数据给C，但是A 发送一个字节的数据，B发送两个字节的数据。并且他们第一个字节的数据都相同。即A  发送的是" start+C地址+字节1+stop",B发送的数据是"start+C地址+字节1+字节2+stop".由于第一个字节相同所以在第一个字节传送完后仲裁过程没有结束。这就遇到了规范上所讲到的一个停止位和一个数据位的情况，那么是不应该发生仲裁的。如果说B发送的第二个字节的第一位是1，那么“线与”后SCL和SDA线实际上就表示了stop信号，如果不仲裁则B继续发数据，而此前C已经收到了一个停止信号。C停止了，那么B所发送的第二个字节的数据根本就没有成功。有那位大虾可以帮我解释一下，应该怎么办。多谢了。另外如果两个主机，一个发送停止条件，一个发送重复起始条件，如果不仲裁，总的效果就是产生一个低电平的数据，那么从机就会把这个数据接收过去，但事实上这并不是两个主机期望发送的数据，I2C总线的时序就乱了。

【答】I²C规范的这段话的含义可以译为：

也就是说，仲裁不能在下面情况之间进行：

* 重复起始条件和数据位。

* 停止条件和数据位。

* 重复起始条件和停止条件。

从机不被卷入仲裁过程。

翻阅《I²C总线规范》，对于I²C总线的仲裁有比较详细地论述。个人认为需要明白其的先决条件：

1、I²C 总线的控制只由地址或主机码以及竞争主机发送的数据决定，没有中央主机，总线也没有任何定制的优先权。

2、主机只能在总线空闲的时侯启动传送。两个或多个主机可能在起始条件的最小持续时间tHD;STA 内产生一个起始条件，结果在总线上产生一个规定的起始条件。

3、当SCL 线是高电平时，仲裁在SDA 线发生；这样，在其他主机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数据输出级，因为总线上的电平与它自己的电平不相同。

然后，进一步获得其的判定条件：

1、仲裁可以持续多位。首先是比较地址位。如果每个主机都试图寻址同一的器件，仲裁会继续比较数据位（假设主机是发送器），或者比较响应位（假设主机是接收器）。

2、I²C 总线的地址和数据信息由赢得仲裁的主机决定，在仲裁过程中不会丢失信息。丢失仲裁的主机可以产生时钟脉冲直到丢失仲裁的该字节末尾。

3、在串行传输过程中时，一旦有重复的起始条件或停止条件发送到I²C 总线的时侯，仲裁过程仍在进行。如果可能产生这样的情况，有关的主机必须在帧格式相同位置发送这个重复起始条件或停止条件，也就是开始那段话的含义。

4、此外，如果主机也结合了从机功能，而且在寻址阶段丢失仲裁，它很可能就是赢得仲裁的主机在寻址的器件。那么，丢失仲裁的主机必须立即切换到它的从机模式。

问的好。
我是这样理解的：数据通信中的数据帧是由起始符、功能码、数据长度、数据、结束符、校验码等组成，硬件则包括开始条件，数据，结束条件，应答等，那么这个开始条件和停止条件就很重要，需要重复发送，甚至数据位也要重复，都是为了保证数据的完整性和有效性，实现成功的传送。

“帧格式相同位置”包括文中的三种情形：重复起始条件和数据位；停止条件和数据位；重复起始条件和停止条件。如果主机在此总裁，则在当前的这个位置发送。