I2C总线协议详解：标准模式、快速模式及高速模式

"UM10204 I2C-bus specification and user manual" I2C（Inter-Integrated Circuit）标准协议是由Philips Semiconductors（现为NXP Semiconductors）开发的一种用于实现集成电路间高效通信的双向两线总线协议。该协议的核心在于仅需要两条总线线路：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。通过这两条线，可以进行串行、8位双向的数据传输。 I2C总线协议定义了不同速率的模式，以适应不同的应用需求： 1. **标准模式（Standard-mode）**：在标准模式下，数据传输速率可达100千比特每秒（kbit/s）。这种模式适合对速度要求不高的场合，同时具有较高的容错能力。 2. **快速模式（Fast-mode）**：快速模式将传输速率提升至400kbit/s，适用于需要更快通信速度但又不希望增加太多复杂性的应用。 3. **快速模式Plus（Fast-mode Plus, Fm+）**：进一步提高传输速率，达到1兆比特每秒（Mbit/s），适合更高性能的系统。 4. **高速模式（High-speed mode, Hs）**：在高速模式下，数据传输速率可达3.4Mbit/s，这是I2C协议中的最快模式，满足高速设备间的通信需求。 5. **超快速模式（UltraFast-mode）**：这是一种单向传输模式，数据传输速率高达5Mbit/s，主要用于需要极快响应时间且对数据完整性要求极高的应用场景。 I2C协议的时序参数包括起始条件（Start Condition）、停止条件（Stop Condition）、应答（Acknowledge）和非应答（Not Acknowledge）等。起始条件是当SCL为高时，SDA由高到低的跳变，而停止条件则是SCL为高时，SDA由低到高的跳变。在数据传输过程中，每个字节传送后接收方会通过一个应答位反馈给发送方，确认数据接收无误。 此外，I2C协议还规定了总线的电平标准、信号边沿、最大信号传播延迟以及总线仲裁机制等。总线上的所有设备都可以作为主设备（Master）发起通信，也可以作为从设备（Slave）响应主设备的请求。每个从设备都有一个唯一的7位或10位地址，主设备通过地址来选择要通信的从设备。 I2C协议是一种高效、灵活且广泛应用于嵌入式系统、消费电子产品和微控制器领域的通信协议。其多种传输速率模式和简单的硬件设计使其成为许多应用场景的理想选择。