I2C总线硬件电路设计

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由飞利浦在80年代初设计的，同一电路板上的不同组件之间进行通信。简化了电路的设计。

I2C硬件特性：

IIC只需要两根线，时钟线SCL和数据线SDA，I2C为总线型结构，主设备依靠从设备地址进行寻址，I2C总线上的设备可以为一主多从或者多主多从，多主多从模式下，需要提供仲裁和冲突检测机制。I2C主设备提供时钟，SDA可以双向传输数据，I22C标准的传输速率可以达到100Kbit/s，快速模式下可以达到400Kbit/s，高速模式下可以到达3.4Mbit/s。一般最为常用的传输速率<=100Kbit/s。

I2C的硬件电路

I2C硬件电路特征：

1.连接到I2C总线上的设备，必须是以开漏的方式连接，这样才能实现线与。

2.SCL和SDA必须接上拉电阻，电阻的大小为4.7K到10K之间。

3.连接到总线上的设备数量受400pF电容的限制

I2C通信原理：

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。

I2C的协议层：

I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

开始信号：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

结束信号：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU 接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

IIC 总线时序图