I2C总线规格说明书 v2.1

“I2C总线规范版本2.1” I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由飞利浦半导体（现NXP半导体）在1982年开发的一种多主控、两线制、同步串行通信协议，主要用于设备间的低速通信。I2C总线规范版本2.1是其一个重要更新，旨在为设计者和制造商提供更高效、可靠的通信方式。 1. 版本历史： - 版本1.0：发布于1992年。 - 版本2.0：发布于1983年。 - 版本2.1：发布于1999年。 2. 设计者与制造商的益处： - 设计者受益于I2C的简单接口、低引脚数和标准化协议，可以减少硬件复杂性，降低功耗，并提高系统集成度。 - 制造商则能通过I2C实现更小、更经济的组件，同时增加产品的兼容性和互操作性。 3. I2C总线概念： - I2C总线由两条线组成：数据线SDA（Serial Data Line）和时钟线SCL（Serial Clock Line），允许多个设备共享同一总线进行通信。 4. 总线特性： - I2C总线支持多种传输速率，如标准模式、快速模式和高速模式（Hs-Mode）。 - 总线上可以连接多个主控器和多个从设备，主控器负责发起通信并控制时钟信号。 5. 比特传输： - 数据有效性：数据在时钟上升沿被采样，在下降沿被驱动。 - 起始和停止条件：起始条件是SDA在SCL高电平时从高到低的跳变，停止条件是SDA在SCL高电平时从低到高的跳变。 6. 数据传输： - 字节格式：每个传输的字节包含8位数据，最高位（MSB）先发送。 - 确认：每个接收到的字节后，接收方会回送一个应答位（ACK）表示接收成功，或者非应答位（NACK）表示接收失败或结束传输。 7. 仲裁与时钟生成： - 同步：所有设备都基于共同的时钟信号进行操作。 - 仲裁：在多个主控器同时尝试发送数据时，根据SDA线上的数据进行仲裁，避免冲突。 - 时钟同步机制作为握手：主控器可以通过改变时钟信号来确认从设备的接收状态。 8. 7位地址格式： - 7位地址用于区分总线上的不同设备，第一字节的高位7位是设备地址，低位1位是读写方向标志。 - 通用呼叫地址（0x00）用于广播消息，让所有设备都能监听。 - START字节（0x01）用于在数据传输前设置特殊操作。 - CBUS兼容性：I2C总线规范还考虑了与其他总线系统的兼容性。 9. 快速模式和高速模式： - 快速模式（Fast Mode）提高了传输速率，可达400kbps。 - 高速模式（Hs-Mode）进一步提升速度，可达到3.4Mbps，需要更严格的电气特性以确保信号质量。 I2C总线规范2.1版不仅定义了基础的通信规则，还提供了扩展功能，以适应不同应用场景的需求。无论是嵌入式系统、消费电子产品还是工业控制，I2C总线都是一个强大且灵活的通信解决方案。