檢視 I2C总线的原始碼

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<small>[https://www.hellorf.com/image/search?q=I2C%E6%80%BB%E7%BA%BF 来自 站酷网 的图片]</small>
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'''I2C总线'''（Inter－Integrated Circuit）即[[集成电路]]<ref>[http://news.sohu.com/a/679874750_121687414 什么是半导体？什么是集成电路？什么是芯片？]，搜狐，2022-08-17</ref>总线，由Philips公司（2006年迁移到NXP）在1980年代初开发的一种简单、双线双向的同步串行总线。用于连接微控制器及其外围[[设备]]，是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。

I2C总线利用一根时钟线和一根数据线在连接总线的两个器件之间进行[[信息]]的传递，为设备之间数据交换提供了一种简单高效的方法。每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，任何器件既可以作为主机也可以作为从机，但同一时刻只允许有一个主机。

I2C总线是一个具有冲突检测机制和仲裁机制的真正意义上的多主机总线，它能在多个主机同时请求控制总线时利用仲裁机制避免数据冲突并保护数据。作为嵌入式开发者，使用I2C总线通信的场景有很多，例如驱动FRAM、E2PROM、[[传感器]]<ref>[https://www.sohu.com/a/149393834_404276 常见七种传感器介绍，其中属物理传感器应用最广泛] ，搜狐，2017-06-16 </ref>等。它是同步[[通信]]的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

==功能用途==

===工作原理===

SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）都是双向I/O线，接口电路为开漏输出。需通过上拉电阻接[[电源]]VCC。当总线空闲时，两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是CMOS器件，输出级也是开漏[[电路]]。在总线上消耗的电流很小，因此，总线上扩展的器件数量主要由电容负载来决定，因为每个器件的总线接口都有一定的等效电容。而线路中电容会影响总线传输速度。当电容过大时，有可能造成传输错误。所以，其负载能力为400pF，因此可以估算出总线允许长度和所接器件数量。

主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送[[数据]]至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件。然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下。主机负责产生定时时钟和终止数据传送。

===功能特点===

2C总线特点可以概括如下：

(1)在硬件上，I2C总线只需要一根数据线和一根时钟线两根线，总线接口已经集成在[[芯片]]内部，不需要特殊的接口电路，而且片上接口电路的滤波器可以滤去总线数据上的毛刺。因此I2C总线简化了硬件电路PCB布线，降低了系统成本，提高了系统可靠性。因为I2C芯片除了这两根线和少量中断线，与系统再没有连接的线，用户常用IC可以很容易形成标准化和模块化，便于重复利用。

(2)I2C总线是一个真正的多主机总线，如果两个或多个主机同时初始化数据传输，可以通过冲突检测和仲裁防止数据破坏，每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，任何器件既可以作为主机也可以作为从机，但同一时刻只允许有一个主机。数据传输和地址设定由[[软件]]设定，非常灵活。总线上的器件增加和删除不影响其他器件正常工作。

(3)I2C总线可以通过外部连线进行在线检测，便于[[系统]]故障诊断和调试，故障可以立即被寻址，软件也利于标准化和模块化，缩短开发时间。

(4)连接到相同总线上的IC数量只受总线最大电容的限制，串行的8位双向数据传输位[[速率]]在标准模式下可达100Kbit/s，快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。

(5)总线具有极低的电流消耗，抗高[[噪声]]干扰，增加总线驱动器可以使总线电容扩大10倍，传输距离达到15m；兼容不同电压等级的器件，工作温度范围宽。

===7位===

第一个字节的头7位组成了从机地址，最低位（LSB）是第8位，它决定了传输的[[方向]]。第一个字节的最低位是“0”，表示主机会写信息到被选中的从机；“1”表示主机会向从机读信息，当发送了一个地址后，系统中的每个器件都在起始条件后将头7位与它自己的地址比较，如果一样，器件会判定它被主机寻址，至于是从机接收器还是从机发送器，都由R/W位决定的。

===10位===

10位寻址和7位寻址兼容，而且可以结合[[使用]]。

10位寻址采用了保留的1111XXX作为起始条件（S）或重复起始条件（Sr）后第一个字节的头7位。

10位寻址不会影响已有的7位寻址，有7位和10位地址的器件可以连接到相同的I2C总线。它们都能用于[[标准]]模式（F/S）和高速模式（Hs）系统。

保留地址位1111XXX有8个组合，但是只有4个组合11110XX用于10位寻址，剩下的4个组合11111XX保留给后续增强的I2C总线。

10位从机地址是由在起始条件（S）或重复起始条件（Sr）后的头两个[[字节]]组成。

第一个字节的头7位是11110XX的组合，其中最后两位（XX）是10位地址的两个最高位（MSB）。

第一个字节的第8位是R/W位，决定了传输的方向，第一个字节的最低位是“0”表示主机将写[[信息]]到选中的从机，“1”表示主机将向从机读信息。

如果R/W位是“0”，则第二个字节是10位从机地址剩下的8位；如果R/W位是“1”则下一个字节是从机发送给主机的数据。

==参考文献==
[[Category:330 物理學總論]]