(IIC)THE I 2 C-BUS SPECIFICATION VERSION 2.1
I2C总线规范,即Inter-Integrated Circuit Bus,是一种由飞利浦半导体公司(现为恩智浦半导体)在1980年代初期开发的多主机串行计算机总线。它允许微控制器和各种外围设备之间共享信息。I2C总线的主要特点是:多主机能力、串行数据传输、仅使用两根信号线、低成本、低功耗、简单的硬件和协议、被广泛采用等。本文档是I2C总线规范的版本2.1,发布于2000年1月,包括了I2C总线的各种细节,例如总线概念、通用特性、位传输、数据有效性、启动和停止条件、数据传输、字节格式、应答、仲裁和时钟生成、格式化、地址扩展、高速模式、高速模式设备、电气规格和时序、设备的电气连接、应用信息以及双向电平转换器等方面的知识点。 1. I2C总线概念:I2C是一种多主机串行总线,允许连接到同一总线上的多个微控制器和外围设备之间进行通信。设备通过发送和接收数据进行操作,可以同时作为主设备和从设备。 2. 通用特性:I2C总线包括两个基本信号线:串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。在数据传输过程中,一个主设备会启动传输,发送时钟信号,并在需要时终止传输。 3. 位传输:在I2C总线中,数据以8位为单位进行传输,包括一个起始位和一个停止位。起始位和停止位标志数据包的开始和结束。 4. 数据有效性:在时钟线(SCL)高电平时,数据线(SDA)上稳定的电平状态将被定义为有效的数据位。 5. 启动和停止条件:启动条件是在高电平期间,SCL线保持高电平,SDA线被拉低。停止条件是在高电平期间,SDA线被拉低后又升高。 6. 数据传输:I2C总线的数据传输由主设备控制,主设备产生时钟信号,并在从设备之间传输数据。所有从设备都使用相同的物理总线进行通信。 7. 字节格式:数据以字节形式传输,每个字节后都跟随一个应答位。如果接收到应答位为低电平,表示数据已被正确接收。 8. 应答:数据传输过程中,从设备必须在第9个时钟脉冲上将SDA拉低,表示对数据的正确接收,称为应答(ACK)。 9. 仲裁和时钟生成:I2C总线支持主设备之间的仲裁和时钟同步。如果有多个主设备试图同时传输数据,总线将根据设备地址和数据的逻辑电平进行仲裁。 10. 地址格式:I2C设备地址可以是7位或10位长。7位地址由两个字节构成,第一个字节包含地址和读/写位,第二个字节包含数据。10位地址由三个字节构成,增加了额外的地址位。 11. 高速模式:I2C总线规范版本2.1引入了高速模式(Fast-mode),在3.4MHz下工作,其后又引入了高速模式(Hs-mode),可以工作在最大400kHz速率。 12. 电气规格和时序:I2C总线规范定义了不同速度模式下设备的电气特性,包括输入电平、输出电平、上升和下降时间等。 13. 设备的电气连接:规范提供了设备连接到总线时的电阻(Rp和Rs)的最大和最小值,以确保信号完整性和总线驱动能力。 14. 应用信息:提供了一些设计参考,例如斜率控制的输出级、切换式上拉电路、总线布线模式等。 15. 双向电平转换器:在F/S模式的I2C总线系统中,如果连接了具有不同逻辑电平的设备,需要使用双向电平转换器来匹配电平。 在设计和制造过程中,I2C总线提供给设计师和制造商许多好处,比如可以减少硬件需求、降低系统复杂性、简化设计和开发过程、增加设备兼容性、降低功耗等。I2C总线广泛应用于各种电子设备和系统中,包括消费电子、移动设备、汽车电子、工业控制、计算机、通信设备等,已成为串行通信领域的标准之一。
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