I2C总线协议规范v2.1详解

"I2C总线协议规范_v2.1" I2C（Inter-Integrated Circuit）总线协议是由飞利浦公司（现为恩智浦半导体）开发的一种简单、高效的两线式串行通信协议，广泛应用于微控制器与各种外围设备之间的通信。这份文档是I2C总线协议的v2.1版本，发布于2000年1月，旨在为设计者和制造商提供详细的I2C通信规范。 **1. 版本历史** - Version 1.0 - 1992：I2C协议的初步版本。 - Version 2.0 - 1983：进行了更新和改进。 - Version 2.1 - 1999：进一步完善，增加了高速模式（Hs-Mode）等扩展。 **2. 设计者和制造商的利益** - **设计者利益**：I2C总线简化了硬件设计，减少了引脚数量，降低了系统成本，并且支持多设备通信。 - **制造商利益**：由于其标准化，制造商可以轻松地开发兼容的I2C组件，提高产品的互操作性和市场接受度。 **3. I2C总线概念** I2C总线基于主设备（Master）和从设备（Slave）的概念，主设备控制数据传输并产生时钟信号，从设备响应主设备的请求并发送或接收数据。 **4. 一般特性** - I2C总线由两条线构成：SDA（数据线）和SCL（时钟线），均为双向通信。 - 总线上的所有设备共享这两条线，通过时钟同步进行通信。 **5. 位传输** - 数据有效性：数据在SCL时钟的高电平期间稳定。 - START和STOP条件：用于开始和结束一次数据传输。 **6. 数据传输** - 字节格式：每个数据字节包含8位数据，传输时低位在前，高位在后。 - 承认（Acknowledge）：每个完整字节传输后，接收方会发送一个确认位表示已接收。 **7. 仲裁和时钟生成** - 同步：所有设备都跟随SCL时钟。 - 仲裁：在多个主设备尝试同时发送数据时，通过比较SDA线上的数据来决定谁继续传输。 - 时钟同步机制作为握手：确保设备间的数据同步。 **8. 7位地址格式** - 第一字节定义了7位地址，决定要与哪个从设备通信。 - 7位地址还包含了读写标志，指示传输的方向（读或写）。 - 包含特殊功能如通用呼叫地址、START byte和与CBUS兼容性。 **9. 标准模式的扩展** - FAST-MODE：提高了数据传输速率，可达400kHz。 - Hs-MODE：进一步提升速度，支持高达3.4MHz的数据传输，优化了高速应用。 **10. 高速模式（Hs-Mode）** - 高速传输：允许更快的数据交换，降低延迟。 - 串行数据传输格式：在Hs-Mode下，数据格式和时序有所调整以适应高速传输。 - 时钟同步：在高速模式下，确保设备间的精确时钟同步更为关键。 这个规范详细阐述了I2C总线的各个方面，包括其基本原理、操作模式、传输控制、错误处理以及不同速度等级的实现，是设计和实现I2C系统的重要参考文档。