一、I²C接口

TCA8418具有标准的双向I²C接口，由主设备控制，用于配置器件或读取其状态。I²C总线上的每个从设备都有特定的器件地址，以便区分总线上的其他从设备。许多从设备在启动时需要配置，以设置器件行为，这通常通过主设备访问内部寄存器映射来完成——这些寄存器具有唯一的地址，可对其进行写入或读取操作。

I²C接口的物理线路包括串行时钟线（SCL）和串行数据线（SDA）。SDA和SCL线均需通过上拉电阻连接到VCC。上拉电阻的大小由I²C线路的电容决定。仅当总线空闲时，才能启动数据传输；当SDA和SCL线均为高电平时，总线被视为空闲状态。数据传输在 STOP 条件后结束。

主设备访问从设备的一般流程：

主设备向从设备发送数据：

主设备发送 START 条件，并寻址从接收器。

主发送器向从接收器发送数据。

主发送器通过 STOP 条件终止传输。

主设备从从设备接收或读取数据：

主接收器发送 START 条件，并寻址从发送器。

主接收器向从发送器发送待读取的寄存器地址。

主接收器接收从发送器返回的数据。

主接收器通过 STOP 条件终止传输。

二、总线事务

数据必须在从设备之间发送和接收，这通过对从设备的寄存器进行读写来实现。

寄存器是从设备存储器中的存储单元，用于存放信息，既可以是配置信息，也可以是待发送给主设备的采样数据。主设备通过向这些寄存器写入信息，指示从设备执行特定操作。

虽然I²C从设备通常包含寄存器，但并非所有从设备都通过直接写入寄存器来通信。有些设备仅通过1个寄存器实现简单功能，例如单寄存器设备（如8位I²C开关），其寄存器可能不用于直接存储数据，而是通过I²C命令控制。例如，若仅需启用或禁用某个通道，只需1个寄存器即可，主设备在发送从设备地址后直接写入寄存器数据，无需发送寄存器编号。

1.写入操作

要在I²C总线上执行写入操作，主设备需在总线上发送START条件，包含从设备地址及最低位（R/W位）设置为0（表示写入）。从设备发送确认位（ACK）后，主设备发送寄存器地址（若从设备需要）。若从设备希望写入，会再次发送确认位，告知主设备已准备就绪。此后，主设备开始向从设备发送寄存器数据（有时仅1字节），并通过STOP条件终止传输。

2.读取操作

从从设备读取数据的流程与写入操作非常相似，但需要额外的步骤。要从从设备读取数据，主设备必须首先告知从设备其希望读取的寄存器地址。具体过程如下：

主设备以写入模式启动传输：按照与写入操作类似的方式，主设备发送START条件，随后发送从设备地址（此时R/W位设置为0，表示写入），接着发送希望读取的寄存器地址。

从设备确认：从设备对上述请求进行确认（发送ACK）。

主设备切换为读取模式：主设备再次发送START条件（重复起始），随后发送从设备地址（此时R/W位设置为1，表示读取）。

从设备确认并切换角色：从设备对读取请求进行确认（发送ACK），之后从设备转变为从发送器，主设备转变为主接收器，且主设备继续提供时钟信号。

在数据传输阶段，主设备持续发送时钟脉冲，但释放SDA线，以便从设备传输数据。每传输1字节数据后，主设备会向从设备发送ACK，表示已准备好接收更多数据。当主设备已接收预期数量的字节时，会发送NACK（非确认）信号，告知从设备停止通信并释放总线。最后，主设备发送STOP条件终止传输。

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