I2C之知(一)--I2C的簡(jiǎn)介和特性

要全面了解I2C,可以從《I2C-bus specification and user manual》看起.I2C最初是由Philips提出的,那么這文檔就是由NXP維護的.
I2C總線(xiàn)被全球超過(guò)50個(gè)公司的1000+個(gè)ICs所使用,已然是一個(gè)世界標準.另外,I2C總線(xiàn)與多種不同的控制總線(xiàn)是兼容的,比如SMBus(系統管理總線(xiàn)),PMBus(電源管理總線(xiàn)),IPMI(智能平臺管理總線(xiàn)),DDC(顯示數據通道)以及ATCA(高級電信架構).如果沒(méi)記錯的話(huà),linux中的I2C框架是完全支持SMBus的.
我們接下來(lái)要了解I2C總線(xiàn)是如何工作的,在一個(gè)具體應用中如何設計.I2C的數據傳輸,握手以及總線(xiàn)仲裁機制都需要了解.I2C總線(xiàn)在每種操作模式下的時(shí)序和電氣特性都需要了解,這里還是從嵌入式軟件工程師的角度著(zhù)重了解時(shí)序特性.
I2C總線(xiàn)的特性:
在消費電子,通信以及工業(yè)電子中,看起來(lái)不相關(guān)的設計中有很多類(lèi)似的地方.例如,基本上每個(gè)系統都包括:
1.一些智能控制,通常是單芯片的微控制器
2.通用的電路:LCD和LED驅動(dòng)器,遠程IO口,RAM,EEPROM,RTC或者DACADC.
3.面向應用的電路:比如收音機和視頻系統的數字調諧和信號處理電路,溫度傳感器和智能卡.
為了讓這些共同之處對于系統設計者和設備廠(chǎng)商都有用,也為了最大化硬件的有效性和電路的簡(jiǎn)單性,Philips半導體開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的雙向2線(xiàn)的總線(xiàn),實(shí)現了IC之間的有效控制.這個(gè)總線(xiàn)就被稱(chēng)為I2C總線(xiàn).所有兼容I2C總線(xiàn)的設備都包含一個(gè)片上的接口,允許它們直接通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行通信.這個(gè)設計解決了在設計數字控制電路時(shí)帶來(lái)的很多接口問(wèn)題.
下面是I2C總線(xiàn)的一些特性:
1.只需要兩根線(xiàn),一個(gè)串行數據線(xiàn)(SDA)額一個(gè)串行時(shí)鐘線(xiàn)(SCL).
2.可以通過(guò)軟件方式和一個(gè)唯一的地址來(lái)尋找到每一個(gè)連接到總線(xiàn)的設備,簡(jiǎn)單的主從關(guān)系一直存在.主機可以作為主機發(fā)送器或者主機接收器.
3.它是真正的多主機總線(xiàn),如果有兩個(gè)或多個(gè)主機初始化數據傳輸,可以通過(guò)沖突檢測和仲裁來(lái)防止數據被破壞.
4.串行的8位雙向數據傳輸在標準模式下達到100kb/s,快速模式下是400kb/s,超速模式下是3.4Mb/s.
5.串行的8位單向數據在快速模式下可以達到5Mb/s.
6.片上的濾波器可以保護數據完整性.
7.總線(xiàn)上連接的最大IC數量由總線(xiàn)最大的電容所限制.
系統設計者的好處:
由于I2C總線(xiàn)是個(gè)是一個(gè)標準的總線(xiàn),不需要額外的接口.所以在系統升級或者修改時(shí),可以簡(jiǎn)單的換IC.
廠(chǎng)商的好處:
符合I2C總線(xiàn)的IC不僅幫助了設計者,同樣給設備廠(chǎng)商很多好處,因為:
1.I2C只有兩根線(xiàn),所以IC的pin腳會(huì )少,PCB的面積會(huì )小,成本會(huì )降.
2.完整的I2C總線(xiàn)協(xié)議不需要地址譯碼器或其他邏輯電路.
這只是一些好處.另外,符合I2C總線(xiàn)的IC會(huì )增加系統設計的靈活性.IC很容易升級,比如需要一個(gè)更大的ROM,只需要選擇一個(gè)有更大ROM的微控制器就可以了.
IC設計者的好處:
微控制器的設計者經(jīng)常要考慮輸出pin腳.I2C協(xié)議允許在沒(méi)有單獨尋址信號和芯片使能信號的條件下各種外設的連接.另外,帶I2C接口的微控制器在市場(chǎng)上更受歡迎,因為有很多外設可以選.

第一部分就翻譯這么多了,英語(yǔ)水平就只能這樣了,下次就開(kāi)始了解I2C總線(xiàn)協(xié)議了～