I2C总线协议详解：从标准到高速模式

"IIC总线协议" IIC（Inter-Integrated Circuit）总线协议是一种简单、高效的两线式串行通信协议，由Philips（现NXP Semiconductors）公司于1982年开发，广泛应用于微电子设备间的通信，如传感器、显示驱动器、实时时钟等。IIC协议具有低引脚数、低功耗、可扩展性强等特点，适合短距离通信。 1. IIC总线规范的版本更新： - 版本1.0 - 1992：IIC协议的初始版本。 - 版本2.0 - 1998：增加了高速传输和增强的功能。 - 版本2.1 - 2000：进一步优化和扩展了高速模式（Hs模式）的规范。 2. 设计人员和厂商的得益： - 对于设计人员，IIC协议简化了硬件设计，减少了线缆和接口的数量，降低了成本。 - 对于厂商，IIC协议的标准化使得不同厂商的产品可以相互兼容，扩大了市场潜力。 3. IIC总线的基本概念： - IIC总线由两条线组成：SCL（Serial Clock）时钟线和SDA（Serial Data）数据线，都是双向线。 - IIC总线采用主从架构，主设备负责时钟信号的产生和通信的启动与停止。 4. 总体特征： - 半双工通信：在同一时刻，数据只能沿一个方向传输。 - 多个设备共享总线，通过地址进行区分。 - 数据传输速率：标准模式下最高100Kbps，快速模式下最高400Kbps，高速模式下最高3.4Mbps。 5. 位传输： - 数据有效性：数据在SCL时钟的高电平期间被采样。 - 起始和停止条件：起始条件是SDA在SCL高电平时下降，停止条件是SDA在SCL高电平时上升。 6. 传输数据： - 字节格式：每个字节包含8位数据，最高位（MSB）先发送。 - 响应：接收方通过保持SDA线低电平来确认接收到的数据。 7. 仲裁和时钟发生： - 同步：所有设备均根据主设备产生的时钟同步。 - 仲裁：在多主设备系统中，当多个主设备试图同时发送时，低电平优先。 8. 7位地址格式： - 7位地址用于区分总线上不同的从设备，加上读/写位（R/W），共8位。 9. 快速模式和高速模式： - 快速模式增加了传输速率，但保持了与标准模式的兼容性。 - 高速模式进一步提升速率，使用不同的时序和电气规范。 10. 10位寻址： - 10位寻址扩展了地址空间，适用于更多设备连接在同一总线上。 11. 电气规范和时序： - 包括标准模式、快速模式和高速模式的I/O级别、线路电阻、上升/下降时间等参数。 12. IIC总线器件的电气连接： - 每个IIC设备都需要上拉电阻连接到总线，以维持高电平状态。 IIC总线协议提供了一种高效、灵活的微控制器之间或微控制器与外设之间的通信方式，其不同版本满足了不同速度和复杂度的需求，广泛应用于各种嵌入式系统设计中。