I2C总线（集成电路总线）知识详解

big_gun

I2C（集成电路总线），由Philips公司（2006年迁移到NXP）在1980年代初开发的一种简单、双线双向的同步串行总线，它利用一根时钟线和一根数据线在连接总线的两个器件之间进行信息的传递，为设备之间数据交换提供了一种简单高效的方法。每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，任何器件既可以作为主机也可以作为从机，但同一时刻只允许有一个主机。
+ Z& B: M$ K' |3 K1 bI2C 标准是一个具有冲突检测机制和仲裁机制的真正意义上的多主机总线，它能在多个主机同时请求控制总线时利用仲裁机制避免数据冲突并保护数据。作为嵌入式开发者，使用I2C总线通信的场景有很多，例如驱动FRAM、E2PROM、传感器等。
& q5 q- m- y& A6 m! Q0 D
I2C总线是一种同步、半双工双向的两线式串口总线。它由两条总线组成：串行时钟线SCL和串行数据线SDA。
% r; O8 p% x# \/ y1 ]8 iSCL线——负责产生同步时钟脉冲。
SDA线——负责在设备间传输串行数据。
) ^; A7 T$ N# F" }- s6 M# o该总线可以将多个I2C设备连接到该系统上。连接到I2C总线上的设备既可以用作主设备，也可以用作从设备。

主设备负责控制通信，通过对数据传输进行初始化，来发送数据并产生所需的同步时钟脉冲。从设备则是等待来自主设备的命令，并响应命令接收。
主设备和从设备都可以作为发送设备或接收设备。无论主设备是作为发送设备还是接收设备，同步时钟信号都只能由主设备产生。
! A8 H) J7 t; ?0 ~5 u! n3 e如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。
1 y7 L7 w. F) E# R2 ]8 [
  E% t" J5 L: |% ~9 R2 T4 g/ ~$ h5 RI2C总线具有以下特点：
只需要SDA、SCL两条总线；
  K! S' W6 I2 S& J, M4 Q: ]2 y没有严格的波特率要求；
* X% n# _( T- l  t所有组件之间都存在简单的主/从关系，连接到总线的每个设备均可通过唯一地址进行软件寻址；
I2C是真正的多主设备总线，可提供仲裁和冲突检测；
传输速度分为四种模式：
/ F  v1 r7 _3 ?% Y0 s4 c4 a标准模式（Standard Mode）：100 Kbps
快速模式（Fast Mode）：400 Kbps
# Q. Z: z+ f0 A2 {  W: u+ S) Y高速模式（High speed mode）：3.4 Mbps
% d+ A. }1 k! B" W9 Z9 u超快速模式（Ultra fast mode）：5 Mbps
2 ~5 v8 b% F5 C* X7 k最大主设备数：无限制；
最大从机数：理论上是127
9 \3 ]+ a3 B6 J' l, @4 {" ^
- @# W6 d; `! Q% @物理特性
I2C 总线使用连接设备的"SDA"（串行数据总线）和"SCL"（串行时钟总线）来传送信息。
3 l. E+ T% l* @/ DI2C 总线内部使用漏极开路输出驱动器，因此SDA和SCL可以被拉低为低电平，但是不能被驱动为高电平，所以每条线上都要使用一个上拉电阻，默认情况下将其保持在高电平。
- Y" z% v- N3 e# R

Terran

谢谢分享，学习研究一下。

VIC56

好东西，楼主辛苦了。