LPC2138具有具有两个标准的硬件I²C接口，I²C0和I²C1，可配置为主机或从机，总线时钟速率可调整，最高可支持400Kbit/s总线速率。使用I²C总线时，要将相应的引脚设置连接SCL、SDA，并且总线上要接2个阻值在1～10kΩ之间的上拉电阻。

I²C接口的主要特性如下：

●标准的I²C总线接口。

●可配置为主机、从机或主/从机。

●可编程时钟可实现通信速率控制。

●主机、从机之间双向数据传输。

●多主机总线（无中央主机）。

●同时发送的主机之间仲裁，避免了总线数据冲突。

●串行时钟同步使器件在一条串行总线上实现不同位速率的通信。

●串行时钟同步可作为握手机制。

I²C总线的典型配置如图4-4所示。

图4-4 I²C总线的典型配置

根据方向位（R/W）状态的不同，I²C总线上存在以下两种类型的数据传输：

1）从主发送器向从接收器发送数据，即主发送。主机发送的第一个字节是从机地址，接下来是数据字节流。从机每接收一个字节返回一个应答位。

2）从发送器向主接收器发送数据，即主接收。第一个字节（从地址）由主机发送，然后从机返回一个应答位，接下来从机向主机发送数据字节。主机每接收一个字节返回一个应答位，接收完最后一个字节，主机返回一个“非应答位”。

当主机产生起始条件、发送从机寻址字节（从机地址+读写位）之后，即开始一次串行数据发送/接收。当出现停止条件时，此次传输结束。

LPC2138是字节方式的I²C接口，只要把一个字节数据写入I²C数据寄存器I2DAT后，即可由I²C接口自动完成所有的数据位发送。I²C接口可以配置为主机，亦可配置为从机，它有4种操作模式：主发送模式、主接收模式、从发送模式和从接收模式。下面分别予以介绍。

1.主发送模式

在这种模式下，数据从主机发送到从机。在进入主发送器模式之前，必须按照图4-5所示格式对I2CONSET寄存器进行初始化。其中，I2EN位置1使能I²C功能；STA、STO和SI位必须为0，分别表示起始标志为0、停止标志为0和I²C中断标志为0；AA位也必须为0，不产生应答信号，即不允许进入从机模式。

图4-5 主模式配置

主模式I²C的数据发送格式如图4-6所示。起始和停止条件用于指示串行传输的起始和结束。第一个发送的数据包含接收器件的从地址（7位）和读写操作位。在主发送模式下，读写操作位（R/W）应当为0，表示执行写操作。数据的发送每次为8位，即1个字节。每发送完一个字节，主机都会接收到一个由从机返回的应答位。

图4-6 主发送模式下的数据格式

主发送模式下的数据发送操作步骤如下：

1）通过软件置位STA位，进入主发送模式，I²C逻辑在总线空闲后，立即发送一个起始条件。

2）发送完起始条件后，SI位置位，此时状态寄存器I2STAT中的状态代码为08H。该状态代码用于中断服务程序的处理。

3）将从地址和读/写操作位装入数据寄存器I2DAT，清零SI位，开始发送从地址和W位。(www.daowen.com)

4）当从地址和W位已发送且接收到应答位之后，SI位再次置位，可能的状态代码为18H、20H或38H。

5）若状态码为18H，表示从机已应答，可以将数据装入I2DAT寄存器，然后清零SI位，开始发送数据。

6）当正确发送数据后，SI位再次置位，可能的状态代码为28H或30H，此时可以再次发送数据，或者置位STO，结束总线操作。

2.主接收模式

在这种模式下，主机所接收的数据字节来自从机，数据接收格式如图4-7所示。在此模式下，读/写操作位（R/W）应该为1，表示执行读操作。

图4-7 主接收模式下的数据格式

主模式I²C的数据接收操作步骤如下：

1）通过软件置位STA，进入主接收模式，在I²C逻辑总线空闲后，立即发送一个起始条件。

2）发送完起始条件后，SI位置位，此时状态寄存器I2STAT中的状态代码为08H。该状态代码用于中断服务程序的处理。

3）将从地址和读/写操作位装入数据寄存器I2DAT，清零SI位，开始发送从地址和R位。

4）当从地址和R位已发送且接收到应答位之后，SI位再次置位，可能的状态代码为38H、40H或48H。

5）若状态码为40H，表明从机已应答。设置AA位，用来控制接收到数据后是产生应答信号，还是产生非应答信号，然后清零SI位，开始接收数据。

6）正确接收到一个字节数据后，SI位再次置位，可能的状态代码为50H或58H，此时可以再次接收数据，或者置位STO结束总线。

3.从接收模式

在这种模式下，数据从主机读取。为了初始化为从接收模式，用户必须将从地址写入地址寄存器I2ADR，并按照图4-8所示格式对I2CONSET寄存器进行初始化。其中，I2EN位置1使能I²C功能；STA、STO和SI位必须为0，分别表示起始标志为0、停止标志为0和

I²C中断标志为0；AA位为1，应答从机地址。

图4-8 从模式配置

实际应用中，通常采用中断方式进行I²C操作。当主机访问从机时，若读/写操作位为0（W），则从机进入从接收模式，接收主机发送过来的数据，并产生应答信号。从接收模式下的数据接收格式如图4-9所示。从接收模式中，总线时钟、起始条件、从机地址、停止条件仍由主机产生。

图4-9 从接收模式下的数据格式

使用从模式I²C时，用户程序只需在I²C中断服务中完成各种数据操作，即根据状态码进行相应操作。当地址和读/写操作位接收后，置位SI位并从状态寄存器I2STAT中读取有效的状态码。

4.从发送模式

当主机访问从机时，若读写操作位为1（R），则从机进入从发送模式，向主机发送数据，并等待主机的应答信号。从发送模式下的数据接收格式如图4-10所示。从发送模式中，总线时钟、起始条件、从机地址、停止条件仍由主机产生。

图4-10 从发送模式下的数据格式

第一个字节的处理与从接收方式相同。但是在这种方式下，读/写操作位将标明数据传输方向相反。在具体应用中，I²C可能作为主机，也可能作为从机。在从模式下，I²C硬件查找从机地址和通用调用地址。如果检测到其中一个地址，即产生中断请求。当CPU变为主机时，在进入主模式之前，硬件等待总线空闲可能导致从机没有中断，如果在主模式下总线仲裁丢失，I²C将立即转换到从模式，不能检测到自己的从机地址。