21、I2C总线：原理、应用与TINI实践

I2C总线：原理、应用与TINI实践

1. I2C总线概述

I2C（Inter-IC）总线由飞利浦在20世纪80年代初为电视机和音频设备等大规模生产的产品开发。它是一种双向两线串行总线，为系统中的多个集成电路（IC）提供通信链路。如今，I2C已成为嵌入式应用中普遍接受的行业标准，被许多IC制造商采用。所有与I2C总线兼容的设备都包含一个片上接口，允许它们在总线上直接相互通信。

I2C总线具有以下显著特点：
- 信号组成 ：由串行时钟（SCL）和串行数据线（SDA）两个信号组成。
- 双向性与上拉电阻 ：总线是双向的，并使用上拉电阻。I2C设备要么将总线拉至逻辑低电平，要么允许总线上拉使其变为高电平。
- 三种速度模式 ：标准模式（<100 kHz）、快速模式（100 kHz - 400 kHz）和高速模式（400 kHz - 3.4 MHz），且所有数据传输速度模式都具有向后兼容性。
- 数据传输格式 ：基于8位字进行数据传输。
- 唯一地址 ：总线上的每个设备都有一个唯一地址，地址宽度可以是7位或10位。
- 主从关系 ：基于主从设备关系，设备可以是主设备、从设备，或者在两者之间切换。总线可以有多个主设备，并具有“仲裁”机制来解决多个设备同时尝试控制总线时的冲突。
- 设备数量限制 ：I2C总线上的设备数量受总线电容限制，总线电容必须小于400 pF。