I2C总线规范详解

"IIC 规范中文版" 本文档详细介绍了I2C（Inter-Integrated Circuit）总线的规范，包括其历史版本、优点、基本概念、特征、数据传输方式、寻址方式以及电气规范等关键内容。I2C总线是一种由Philips公司（现NXP Semiconductors）开发的两线式串行接口，广泛应用于微控制器与外围设备之间的通信。 1. 版本历史： - 版本1.0：1992年发布，奠定了I2C总线的基础。 - 版本2.0：1998年更新，增加了新特性。 - 版本2.1：2000年进一步改进，优化了总线性能。 2. 设计人员与厂商得益： - 设计人员：I2C简化了硬件设计，减少了引脚数量，降低了系统成本。 - 厂商：统一的规范促进了产品兼容性，扩大了市场。 3. I2C总线概念： - 两线制：数据线SDA（Serial Data Line）和时钟线SCL（Serial Clock Line），用于双向通信。 - 主从结构：主设备发起通信，从设备响应。 4. 总体特征： - 多主控：多个设备可以作为主控器，实现总线仲裁。 - 时钟同步：所有设备共享同一个时钟信号。 - 数据传输速率：有标准模式、快速模式和高速模式（Hs模式）。 5. 位传输： - 数据有效性：数据在时钟的高电平期间有效。 - 起始和停止条件：起始条件是SCL为高时SDA下降，停止条件是SCL为高时SDA上升。 6. 传输数据： - 字节格式：每个数据字节包含8位，最高位先发送。 - 响应：从设备对主设备的每个字节发送后都有一个ACK位回应。 7. 仲裁和时钟发生： - 同步：所有设备都按照同一时钟信号操作。 - 仲裁：当多个主设备同时尝试发送时，根据SDA上的数据决定胜者。 8. 7位地址格式： - 7位地址定义了总线上可寻址的设备数量，最多128个。 9. 7位寻址： - 第一个字节定义了设备地址，其中最高位决定读写方向。 - 广播呼叫地址：所有设备都会响应特定地址，用于广播消息。 - CBUS兼容性：与某些扩展协议的兼容考虑。 10. 扩展模式： - 快速模式：提高数据传输速率，达到400kHz。 - Hs模式：进一步提升至3.4MHz，满足高速应用需求。 11. 10位寻址： - 支持更多设备，最多可达1024个。 - 头两个字节定义了扩展的地址空间。 12. 电气规范和时序： - 不同模式下对I/O级别和线路电平有具体要求，如标准模式、快速模式和Hs模式。 13. 电气连接： - 设备需通过电阻连接到总线，以保持线路稳定。 14. 应用信息： - 斜率控制输出级：控制信号上升和下降时间，减少电磁干扰。 - 开关上拉电路：确保无数据传输时线路保持高电平。 - 总线线路配置：根据设备类型和速度选择合适的电阻值。 I2C规范的中文版为硬件开发者提供了详细的指南，帮助他们理解和应用I2C总线技术，实现高效、可靠的微控制器系统设计。