周立功详解I2C总线协议

"周立功讲i2c.pdf" 本文档是周立功关于I2C总线技术的教程，详细介绍了I2C总线的基本概念、特性、操作方式及其不同模式下的工作原理。 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由Philips公司（现NXP Semiconductors）开发的两线式串行接口，用于在微控制器、传感器和其他电子设备之间进行通信。自1992年以来，经过多个版本的更新，包括1.0、2.0和2.1版本，I2C已经成为嵌入式系统中广泛应用的通信协议。 设计人员使用I2C总线可以受益于其简单性和低引脚数量，这降低了硬件复杂度和成本。而厂商则可以通过标准化的协议实现产品间的互操作性，提高市场竞争力。 I2C总线的核心概念包括起始和停止条件、7位或10位地址格式、字节传输以及数据响应。起始条件是一个高-低电平的时钟信号，而停止条件是低-高电平的时钟信号。数据传输以字节为单位，每个字节包含7位数据和1位读写位。响应机制允许主设备与从设备之间的交互确认。 I2C总线支持多主控器仲裁，确保在多个主控器同时尝试访问总线时的正确通信。仲裁过程基于数据线SDA上的电平比较。时钟同步机制则确保了所有设备在传输过程中的步调一致。 I2C总线有三个主要的操作模式：标准模式、快速模式和高速模式（Hs模式）。标准模式最高传输速率为100kHz，快速模式可达400kHz，而Hs模式则可以达到3.4MHz，满足高速数据传输的需求。 在高速模式下，传输格式和电气规范有所变化，以适应更高的数据速率。同时，为了兼容旧有的标准和快速模式设备，混合速度模式被引入，允许在同一个总线上同时存在不同速度等级的设备。 电气规范部分详细描述了I2C总线的电平标准，如标准和快速模式的上拉电阻值，以及高速模式下的电气参数。此外，文档还提供了应用信息，如斜率控制输出级和开关上拉电路的设计建议，以确保总线的稳定运行。 周立功的I2C教程涵盖了从基础到高级的各个方面，对理解并应用I2C通信协议非常有帮助。无论是初学者还是经验丰富的工程师，都能从中获得宝贵的指导。