I2C 物理层

• 原理图

图片缺失: i2c_1.png

特点

1. 持有多设备的总线结构，支持多主机和多从机通信
2. 两条总线：SDA（双向串行数据线）、SCL（串行时钟线）
3. 每个连接到总线的设备都有独立的地址，使得主机以此与从机通信
4. 总线通过上拉电阻接到VCC，当I2C设备空闲时输出高阻态，当所有设备都输出高阻态时，由上拉电阻将总线拉为高电平
5. 多主机使用总线时需要仲裁机制以防数据冲突
6. 三种传输模式：
   • 标准：100kbit·s-1
   • 快速：400kbit·s-1
   • 高速：3.4Mbit·s-1
7. 连接到相同总线的IC数量受到总线的最大电容400pF限制

   附注

8. 设备的引脚电气特性：
   • SDA和SCL都是开漏输出，只能输出低电平，不输出则为高阻态，高电平由总线上拉电阻提供
   • 设计优势：
     1. 避免总线冲突：所有设备只能拉低总线，不会出现一个设备输出高、另一个输出低导致的电源到地的短路问题
     2. 实现“线与”功能：多个设备可以同时操作总线。只要有一个设备拉低总线，整条总线就为低电平；只有当所有设备都释放总线时，总线才会被上拉电阻拉高
     3. 支持多主机：这种机制也使得多主机系统中的总线仲裁成为可能
     4. 电平兼容性好：通过选择合适的上拉电阻，不同电源电压（如3.3V和5V）的设备可以方便地挂在同一条总线上