混合速度模式的I2C总线系统——高速与低速协同

"该文档详细介绍了I2C总线系统的工作原理和不同速度模式的混合使用，特别是关于串行总线系统的高速模式(Hs模式)和低速模式(F/S模式)的兼容性。" 在I2C总线系统中，低速模式（F/S模式）与高速模式（Hs模式）的混合使用是常见的需求。Hs模式器件设计为完全向下兼容F/S模式，可以连接到一个F/S模式的I2C总线系统。但是，在这种配置下，Hs模式的主控器必须工作在F/S模式，并禁用其电流源，以避免速度不匹配导致的问题。SDAH和SCLH引脚用于连接到F/S模式的总线，使得Hs模式设备的SDA和SCL引脚可以用于其他功能。 混合速度模式的实现依赖于电桥技术，电桥能够在不同的器件之间切换不同的位速率，同时也包含电平转换功能，使得不同电源电压的设备能够互连。例如，当SDAH和SCLH连接到SDA和SCL线时，Hs模式器件能够与F/S模式器件以较慢的速度通信。在F/S模式传输中，所有设备按照第8章描述的方式进行仲裁和同步。但在Hs模式下，电桥断开，使得Hs模式器件之间可以以3.4Mbit/s的速度独立通信。仲裁仅在Hs模式主机发送的主机码为00001XXX时进行，而其他主机只有在发送保留的8位代码00000XXX时才能赢得仲裁，此时传输仍维持在F/S模式中。 I2C总线协议包括起始和停止条件、数据传输格式、仲裁机制、地址格式等多个方面，支持7位和10位寻址方式，同时对总线线路的电气规范和时序有严格要求。例如，标准和快速模式的器件需要符合特定的电阻值（Rp和Rs），而Hs模式器件则需要更高速度等级的电平转换和斜率控制输出级。 电桥的时序要求是确保混合速度总线系统稳定运行的关键。通过控制N通道晶体管（如TR1, TR2, TR3）的导通和截止，电桥可以适时连接或断开Hs模式部分与F/S模式部分，从而实现不同速度模式间的无缝切换。 I2C总线系统通过灵活的配置和电桥技术，实现了不同速度模式器件的共存和有效通信，这对于构建兼容性强、可扩展的嵌入式系统具有重要意义。