I2C 从设备地址与读写操作：7 位地址与 10 位地址、读写位、从设备识别流程

地址格式：7 位 vs 10 位

I2C 总线上每个从设备都有一个唯一的地址。最开始的标准是 7 位地址，后来觉得不够用，又扩展了 10 位地址。说白了，就是给设备发个“门牌号”，让主机知道跟谁说话。

地址字节的发送顺序是这样的：主机先发 7 位地址左移 1 位，最低位放读写位。10 位地址则需要两个字节：第一个字节的高 5 位固定为 11110，接地址的高 2 位，再加读写位；第二个字节是地址的低 8 位。

读写位：R/W

读写位就是地址字节的最低位。0 表示主机要写（发送数据），1 表示主机要读（接收数据）。这个位直接影响后续数据方向。

• R/W = 0（写）：主机发送地址后，再发送数据到从设备。
• R/W = 1（读）：主机发送地址后，从设备开始发送数据，主机接收。

从设备识别流程

主机是怎么知道某个地址的设备是否存在？流程其实很简单：

1. 主机产生起始条件（SDA 在 SCL 高时由高变低）。
2. 主机发送 7 位地址（或 10 位地址的第一个字节）+ 读写位。
3. 主机释放 SDA，并在第 9 个 SCL 时钟周期检测从设备应答信号（ACK：SDA 被从设备拉低；NACK：SDA 保持高）。
4. 如果收到 ACK，表示设备存在且准备好；如果收到 NACK，表示设备不存在或忙碌。

这是我手画的一个流程图，你看一眼就能记住：

代码示例：发送地址并检测应答

在实际嵌入式代码中，通常用一个函数完成地址发送和应答检测。我这里用伪代码示意核心逻辑：

bool I2C_SendAddress(uint8_t addr7bit, bool read)
{
    uint8_t byte = (addr7bit << 1) | (read ? 1 : 0);
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(byte);
    bool ack = !I2C_ReadSDA();  // 第9个时钟读SDA，低电平表示ACK
    if (!ack) {
        I2C_Stop();
        return false;
    }
    return true;
}

避坑指南

• 地址冲突：两个设备用了同一个地址怎么办？只能改硬件管脚上的地址配置（如果器件支持）。项目选型时要先看地址范围是否有重叠。
• 10 位地址应答时序：第一个字节的应答表示地址高两位是否被识别，第二个字节的应答表示整个地址是否匹配。理解这一点，读 datasheet 才不会晕。
• 广播地址（0x00）：所有设备都会应答。我一般不用，除非要实现全局复位。