I2C(SMBUS)协议详解：从基础到高速模式

"I2C(SMBUS)协议标准_中文版" I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种多主控的二线制通信协议，由飞利浦（现NXP半导体）开发，常用于微控制器与外部设备之间的通信。SMBUS（System Management Bus）是I2C的一个子集，主要用于系统管理任务，如电源管理和传感器数据交换。 1. **I2C总线规范的版本演化** - **1.1 版本1.0-1992**：删除了软件编程从机地址功能，移除了低速模式，增加了快速模式（400kbit/s），并引入10位寻址以支持更多从机。 2. **快速模式**：快速模式将最大数据传输速率提高到400kbit/s，同时保持与标准模式（0-100kbit/s）的向下兼容。此外，快速模式器件加强了斜率控制和输入滤波，以改善电磁兼容性（EMC）性能。 3. **10位寻址**：扩展了原有的7位地址格式，使得可以支持多达1024个额外的从机地址。这通过增加一个额外的起始字节来实现，分为两种类型：广播呼叫地址和10位寻址的起始字节。 4. **总线特征**：I2C总线具有同步数据传输、仲裁机制以及使用时钟同步作为握手的功能。其数据传输基于起始和停止条件，以及数据字节格式和响应规则。 5. **仲裁和时钟发生**：I2C总线的仲裁发生在多个主控器试图同时发送数据时，以防止数据冲突。时钟同步机制则用于确保所有设备在同一时钟周期内操作。 6. **电气规范和时序**：对标准和快速模式器件的I/O级别和总线线路进行了电气规范定义，包括电阻Rp和RS的限制。Hs模式（High-speed mode）则有更高的速度要求和特定的电气特性。 7. **应用信息**：快速模式I2C器件可能包含斜率控制输出级和开关上拉电路，以优化信号质量和总线线路的稳定性。 I2C协议因其简单性和效率，在嵌入式系统和物联网设备中广泛应用。其扩展如SMBUS和快速模式等，适应了不同速度需求和更复杂的系统配置。通过理解和实施这些规范，开发者可以构建高效且可靠的多设备通信网络。