什么是I2C总线?
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一、前言
I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。
I2C总线(Inter-Integrated Circuit)是一种同步半双工串行通信总线，是Philips(飞利浦)[现NXP(恩智浦)]公司在1980年代初开发设计的、被广泛使用且功能强大的总线，
用于主设备(一个或多个)与单个或多个从设备之间的通信。
二、I2C总线开发设计需要注意点
1、总线容量及驱动能力
I2C总线的外围扩展器件都是CMOS器件，总线有足够的电流驱动能力，因此总线上扩展的节点数不由电流负载能力决定，而由电容负载确定。
总线上每个实际节点器件的总线接口都有一定的等效电容，等效电容的存在会造成总线传输的延迟，导致数据传输出错。
通常总线负载能力为400pF，通常各个I2C器件都会有它自己的电容值，一般为不大于20pF，通据此可计算出总线长度及节点数目的限制数量。总线上的每个外围器件都有一个器件地址，因此总线上扩展外围器件时也要受器件地址限制。
I2C总线为双向同步串行总线，因此I2C总线接口内部为双向传输电路，如图.所示。总线端口输出为开漏结构，故总线上必须有上拉电阻，上拉电阻与电源电压、SDA、SCL以及总线串接电阻有关，可参考有关数据手册进行选择，通常可选4.7K到10K。
4、I2C总线时序
I2C总线上数据传递时，总线上传送的每一帧数据均为一个字节。但启动总线后，传送的字节数没有限制，只要求每传送一个字节后，对方回应一个应答位。在发送时，首先发送的是数据的最高位。每次传送开始有起始信号，结束时有停止信号。在总线传送完一个字节后，可以通过对时钟线的控制使传送暂停。
①时钟和数据发送：
SDA引脚通常使用外部设备拉高。SDA引脚上的数据只能在SCL为低电平时进行更改，SCL为高电平时数据更改将指示开始或停止条件。如图所示。
SDA由高到低且SCL为高是启动条件，必须先于任何其他命令。SDA由低到高且SCL为高是停止条件，在一个读序列后，停止命令会使EEPROM进入待机模式。如图所示。
所有地址和数据字均以8bit字连续传输到EEPROM，EEPROM发送一个"0"来应答，以确认它已收到每个字。应答发生在第九个时钟周期如图所示。
我们对于AT24C256肯定不会陌生，这是ATMEL公司256kbit串行电可擦的可编程只读存储器，8引脚双排直插式封装，具有结构紧凑、存储容量大等特点，可以在2线总线上并接4片该IC，特别适用于具有高容量数据储存要求的数据采集系统。
主机访问EEPROM时，主机在向EEPROM发送完控制字节和地址信息后，紧接着向EEPROM存储器发送起始条件和控制信号并发送读标志位信号，切换数据的收发方向。接着在收到EEPROM的响应信号后便可以读出需要的数据了。
I2C优势
I2C 标准能带来些啥好处呢?
简单的 2 线串行 I2C 总线最小化互连，节省 PCB 布板走线空间;
完全集成的 I2C 总线协议消除了地址解码器。
I2C 总线的多主控能力允许终端用户设备通过外部连接到装配线进行快速测试和校准。
标准支持广泛，大量无铅封装 I2C 总线兼容集成芯片进一步降低了空间需求。
四、总结
通过以上实例，我们可以知道I2C优点主要表现在：
1、简化了硬件电路。在这种总线中只需要两根线，即串行数据线(SDA)和串行的时钟线(SCL)。
2、每个挂在总线上的I2C器件都有一个唯一的地址，并可以通过软件寻址。
3、因为在总线上可能有多个主I2C器件，因此I2C总线接口协议中有冲突监测和仲裁机制，以防止通信中的数据丢失或发生错误。
4、这种串行的两线双向的总线在标准模式下的速率为100kbit/s，在快速模式下的速率为400kbit/s，在高速模式下为3/4Mbit/s。
5、I2C器件中有滤波抗扰措施来保证数据的完整性。
6、在总线上挂接的器件数目是有限的，即总线上的容抗不能超过400pF。
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