IIC总线规范详解：从基础到高速模式

"IIC总线规范介绍了IIC总线的基本规则、使用方法，以及不同模式下的特性，包括标准模式、快速模式和Hs模式。内容涵盖了位传输、数据有效性、起始和停止条件、仲裁和时钟发生、7位和10位地址格式等，并提供了电气规范和时序要求。" IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由Philips（现NXP Semiconductors）开发的两线式串行接口，用于连接微控制器与外部设备，如传感器、显示驱动器等。该总线主要由两条线构成：SDA（Serial Data Line）负责数据传输，SCL（Serial Clock Line）提供同步时钟。 1. **IIC总线版本**：从1992年的版本1.0到2000年的版本2.1，IIC总线规范不断演进，增加了新的功能和性能提升。 2. **设计人员和厂商得益**：IIC总线简化了硬件设计，降低了布线复杂性，同时降低了生产成本，提高了系统集成度。 3. **IIC总线概念**：IIC总线采用主从架构，主设备发起通信，从设备响应。通信基于同步时钟，数据在时钟的上升沿被采样，在下降沿被驱动。 4. **总体特征**：IIC总线是半双工的，同一时间只能有一个方向的数据流。它支持多主控和多从机的环境，具有仲裁机制以避免冲突。 5. **位传输**：数据通过SDA线进行传输，有效性由SCL线上的时钟信号决定。起始条件和停止条件分别表示通信的开始和结束。 6. **传输数据**：每个字节由8位组成，高7位为数据，低1位为数据方向位（读/写）。从设备对主设备的响应可以是应答或非应答。 7. **仲裁和时钟发生**：IIC总线使用时钟同步机制，当多个主设备尝试同时发送时，仲裁机制确保只有一个主设备能控制总线。 8. **7位地址格式**：每个从设备有唯一的7位地址，加上读/写位，共8位。还存在广播呼叫地址，用于向所有设备发送广播消息。 9. **快速模式和Hs模式**：快速模式提高了数据传输速率，Hs模式进一步提升，支持高速传输，同时定义了在不同速度模式间切换的规则和低速模式下的兼容性。 10. **10位寻址**：在某些应用中，为了支持更多设备，IIC总线引入了10位地址格式，扩大了可寻址设备的数量。 11. **电气规范和时序**：IIC总线的电气特性规定了SDA和SCL线上的电压水平和上升/下降时间，以确保不同速度模式下的兼容性和可靠性。 12. **I2C总线器件的连接**：每个器件都有上拉电阻，以维持线路在无数据传输时的高电平状态，电阻值有特定的范围。 13. **应用信息**：针对快速模式I2C总线，给出了斜率控制输出级和开关上拉电路的设计指导，以优化信号质量。 IIC总线由于其简单、高效和广泛的支持，成为嵌入式系统中连接外部设备的常用接口。理解并掌握其规范对于设计和调试基于IIC总线的系统至关重要。