本章节详细讨论了标准和快速模式在I2C总线器件中的应用,它是《算法导论》中文第三版中关于I2C通信协议的深入部分。I2C(Inter-Integrated Circuit)是一种简单的、两线制的串行通信接口,广泛用于微控制器和其他设备之间的数据交换。
1. **标准和快速模式器件**:
标准模式I2C支持100kbit/s的数据传输速率,而快速模式则提升到了400kbit/s,这是通过优化时序参数来实现的。器件在这些模式下应能处理相应的位速率,或者通过时钟同步技术降低速率以适应更严格的时序要求。
2. **I/O级特性**:
标准模式和快速模式的I2C器件具有不同的I/O电平特性,包括低电平输入电压(VIL)、高电平输入电压(VIH)、固定输入电平、Schmitt触发器输入迟滞等。这些特性对器件的电磁兼容性和信号完整性至关重要,以确保正确的数据传输。
3. **时序规定**:
SCL(Serial Clock Line)时钟信号的周期决定了数据传输速率,其最低高电平和低电平持续时间对于总线的噪声容限有直接影响。时序图表如图31展示了I2C总线的具体时序规范,包括SCL信号的上升时间和下降时间。
4. **电气规范**:
I2C总线的线路电容范围广,从10pF到400pF,不同模式下的器件对信号衰减时间(tof)有不同的要求。输入滤波器需要能够抑制毛刺脉宽,以防止数据传输错误。
5. **模式转换与兼容性**:
提及了从标准模式到快速模式、Hs模式的切换,以及在低速模式中快速模式器件的使用,以及混合速度总线系统中不同模式之间的协同工作。此外,章节还讨论了广播呼叫地址、10位寻址格式和I2C总线器件间的电平转换器。
6. **电气连接与应用信息**:
对于器件与总线线路的连接,包括电阻参数的规定,如Rp和RS的最大和最小值,以及针对快速模式和Hs模式器件的特殊设计,如斜率控制输出级、开关上拉电路、线路布线方法和电阻设置。
这一章节提供了I2C总线在标准和快速模式下操作的深入解析,对于理解如何设计和优化I2C通信系统,以及确保其在各种条件下的可靠性能,具有重要的参考价值。