[組圖]I2C總線原理及應用實例

I²C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線,用于連接微控制器及其外圍設備。I²C總線產生于在80年代,最初為音頻和視頻設備開發(fā),如今主要在服務器管理中使用,其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢,以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài),如電源和系統(tǒng)風扇。可隨時監(jiān)控內存、硬盤、網絡、系統(tǒng)溫度等多個參數,增加了系統(tǒng)的安全性,方便了管理。 1 I²C總線特點 I²C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上,因此I²C總線占用的空間非常小,減少了電路板的空間和芯片管腳的數量,降低了互聯成本。總線的長度可高達25英尺,并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個組件。I²C總線的另一個優(yōu)點是,它支持多主控(multimastering), 其中任何能夠進行發(fā)送和接收的設備都可以成為主總線。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當然,在任何時間點上只能有一個主控。 2 I²C總線工作原理 2.1 總線的構成及信號類型 I²C總線是由數據線SDA和時鐘SCL構成的串行總線,可發(fā)送和接收數據。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送,最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均并聯在這條總線上,但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作,所以每個電路和模塊都有唯一的地址,在信息的傳輸過程中,I²C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器）,又是發(fā)送器（或接收器）,這取決于它所要完成的功能。CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分,地址碼用來選址,即接通需要控制的電路,確定控制的種類;控制量決定該調整的類別（如對比度、亮度等）及需要調整的量。這樣,各控制電路雖然掛在同一條總線上,卻彼此獨立,互不相關。 I²C總線在傳送數據過程中共有三種類型信號, 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。開始信號：SCL為高電平時,SDA由高電平向低電平跳變,開始傳送數據。結束信號：SCL為低電平時,SDA由低電平向高電平跳變,結束傳送數據。應答信號：接收數據的IC在接收到8bit數據后,向發(fā)送數據的IC發(fā)出特定的低電平脈沖,表示已收到數據。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后,等待受控單元發(fā)出一個應答信號,CPU接收到應答信號后,根據實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應答信號,由判斷為受控單元出現故障。目前有很多半導體集成電路上都集成了I²C接口。帶有I²C接口的單片機有：CYGNAL的 C8051F0XX系列,PHILIPSP87LPC7XX系列,MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供I²C接口。 3 總線基本操作 I²C規(guī)程運用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數據到總線上,則定義為發(fā)送器,器件接收數據則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。總線必須由主器件（通常為微控制器）控制,主器件產生串行時鐘（SCL）控制總線的傳輸方向,并產生起始和停止條件。SDA線上的數據狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變,SCL為高電平的期間,SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。參見圖1。
圖1 串行總線上的數據傳送順序
3.1 控制字節(jié) 在起始條件之后,必須是器件的控制字節(jié),其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義,EEPROM一般應為1010）,接著三位為片選,最后一位為讀寫位,當為1時為讀操作,為0時為寫操作。如圖2所示。
圖2 控制字節(jié)配置
3.2 寫操作寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作,對于頁面寫根據芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。關于頁面寫的地址、應答和數據傳送的時序參見圖3。
圖3 頁面寫
3.3 讀操作讀操作有三種基本操作：當前地址讀、隨機讀和順序讀。圖4給出的是順序讀的時序圖。應當注意的是：最后一個讀操作的第9個時鐘周期不是“不關心”。為了結束讀操作,主機必須在第9個周期間發(fā)出停止條件或者在第9個時鐘周期內保持SDA為高電平、然后發(fā)出停止條件。
圖4 順序讀
4 實例：X24C04與MCS-51單片機軟硬件的實現 X24C04是XICOR公司的CMOS 4096位串行EEPROM,內部組織成512×8位。16字節(jié)頁面寫。與MCS-51單片機接口如圖5所示。由于SDA是漏極開路輸出,且可以與任何數目的漏極開路或集電極開路輸出“線或”（wire-Ored）連接。上拉電阻的選擇可參考X24C04的數據手冊。下面是通過I²C接口對X24C04進行單字節(jié)寫操作的例程。流程圖及源程序如下：
圖5 X24C04與51單片機接口
;名稱：BSENT ;描述：寫字節(jié) ;功能：寫一個字節(jié) ;調用程序：無 ;輸入參數：A ;輸出參數：無 BSEND: MOV R2,#08H ;1字節(jié)8位 SENDA: CLR P3.2 ; RLC A ;左移一位 MOV P3.3,C ;寫一位 SETB P3.2 DJNZ R2,SENDA ;寫完8個字節(jié)？ CLR P3.2 ;應答信號 SETB P3.3 SETB P3.2 RET
圖6 流程圖
5 結束語在I²C總線的應用中應注意的事項總結為以下幾點 : 1）嚴格按照時序圖的要求進行操作, 2）若與口線上帶內部上拉電阻的單片機接口連接,可以不外加上拉電阻。 3）程序中為配合相應的傳輸速率,在對口線操作的指令后可用NOP指令加一定的延時。 4）為了減少意外的干擾信號將EEPROM內的數據改寫可用外部寫保護引腳（如果有）,或者在EEPROM內部沒有用的空間寫入標志字,每次上電時或復位時做一次檢測,判斷EEPROM是否被意外改寫。

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I2C總線詳解

I2C總線定義　　I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。I2C總線產生于在80年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)，如今

2010-06-30 11:09:15

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I2C總線技術在彩電中的應用

摘要：介紹了I2C總線系統(tǒng)的電路結構特點和功能．關鍵詞：I2C總線；串行；數據；時鐘；控制器；接口；存儲器

2010-05-29 10:51:27

基于LTC4310設計的絕緣雙向I2C總線通信技術

基于LTC4310設計的絕緣雙向I2C總線通信技術 LTC4310是Linear 公司的絕緣的雙向I2C總線通信器件，每個器件可把I2C邏輯狀態(tài)編碼成信號，通

2010-04-30 09:26:13

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長虹集成電路i2c總線資料

長虹集成電路i2c總線資料有大量電路圖及常用IC資料

2010-03-31 10:31:08

PCA9665并行總線轉I2C總線接口芯片簡介

PCA9665是一款并行總線與串行I2C總線接口轉換的器件，適用于微控制器/處理器使用并行總線擴展I2C總線接口。它支持并行總線與I2C總線雙向通信，在I2C總線上，它可以設置為主機或從

2010-03-10 15:49:10

PCA9564 并行總線轉I2C總線接口芯片簡介

PCA9564是一款采用CMOS工藝，支持并行總線與串行I2C總線通信轉換的接口器件，適用于微控制器/處理器使用并行總線擴展I2C總線接口。它支持并行總線與I2C總線雙向通信，在I2C總線上

2010-03-10 15:47:12

基于I2C總線的單主多從單片機之間的通信

介紹了作者所設計的基于I2C 總線的測試系統(tǒng)的結構及I2C 總線通信協(xié)議的特點，給出了I2C 總線在avr 單片機Atmega128 和三個Atmega168 通信時的具體主發(fā)和從收程序的流程圖及部分C 語

2009-12-19 17:06:00

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I2C彩電總線維修經驗談

I2C彩電總線維修經驗談一、I2C總線電壓和波形的測量當用萬用表對I2C總線進行檢查時，可根據以下兩點來

2009-12-18 17:07:29

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I2C總線

I2C BUS（Inter IC BUS）是NXP 推出的芯片間串行傳輸總線，它以2 根連線實現了完善的雙向同步數據傳送，可以極方便地構成多機系統(tǒng)和外圍器件擴展系統(tǒng)。I2C 總線采用了器件地址的

2009-11-03 11:26:42

I2C總線接口模塊設計

本實驗是基于EasyFPGA030的I2C總線接口模塊設計，用EasyFPGA030開發(fā)套件通過I2C協(xié)議實現對二線制I2C串行EEPROM的讀寫操作，先把數據寫入EEPROM，然后再讀取出來顯示在數碼管上

2009-11-02 17:01:45

用Verilog HDL實現I2C總線功能

簡述了I2C總線的特點；介紹了開發(fā)FPGA時I2C總線模塊的設計思想；給出并解釋了用Verilog HDL實現部分I2C總線功能的程序，以及I2C總線主從模式下的仿真時序圖。

2009-10-19 10:49:16

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I2C總線的單片機C語言實現及其應用

I2C總線的單片機C語言實現及其應用本文介紹了I2C總線的概念、接口特性和傳輸時序，提出了一種用51系列單片機的C語言（C51）模擬I2C總線數據傳輸

2009-10-17 08:36:56

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I2C總線應用中的幾個問題

I2C總線應用中的幾個問題:i2c上拉電阻阻值的確定,PCB布局布線與抗干擾設計,軟件模擬I2C時序,I2C 應用中上拉電阻電源問題。

2009-09-13 14:27:55

I2C總線規(guī)范與I2C器件C51讀寫程序

I2C總線規(guī)范與I2C器件C51讀寫程序:本文簡要介紹了I2C總線，并給出了I2C器件的C51讀寫程序，極大的方便了大家對I2C總線的學習和設計應用。程序設計采用模塊化設計，方便向目標板的

2009-08-22 17:51:07

基于S3C44B0X的I2C總線設計

文章介紹了S3C44B0X 的I2C 總線接口，與EEPROM 的連接方法。重點分析了I2C 總線的配置方法，主器件模式下發(fā)送數據和接收數據的軟件設計,提供了I2C 中斷處理的源程序。關鍵詞I2C 總

2009-08-19 10:30:45

i2c總線的特點

i2c總線的特點:2 I2C 總線使設計人員和廠商都得益.. 3 2.1 設計人員的得益.. 4 2.2 廠商的得益. 5 3 介紹I2C 總線規(guī)范 6 4 I2C 總線的概念. 6 5 總體特征.. 7

2009-08-05 09:05:43

用Verilog HDL實現I2C總線功能

摘要：簡述了I2C總線的特點；介紹了開發(fā)FPGA時I2C總線模塊的設計思想；給出并解釋了用Verilog HDL實現部分I2C總線功能的程序，以及I2C總線主從模式下的仿真時序圖

2009-06-20 13:17:08

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基于MCU 的I2C 總線傳輸設計

基于MCU 的I2C 總線傳輸設計

2009-05-15 14:27:32

I2C總線器件的C51讀寫程序

I2C總線規(guī)范與I2C器件C51讀寫程序本文簡要介紹了I2C總線，并給出了I2C器件的C51讀寫程序，極大的方便了大家對I2C總線的學習和設計應用。程序設計采用模塊化設計，方便向

2009-03-25 09:21:29

i2c總線技術 (非常詳細)

i2c總線技術：2 I2C 總線使設計人員和廠商都得益.. 32.1 設計人員的得益.. 42.2 廠商的得益. 53 介紹I2C 總線規(guī)范 64 I2C 總線的概念. 65 總體特征.. 76 位傳輸 76.1 數據

2009-03-25 08:58:49

I2C總線的工作原理與應用

I2C總線的工作原理與應用 I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連

2009-03-02 01:20:21

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I2C總線協(xié)議及其應用

I2C總線協(xié)議及其應用一、I2C總線介紹： ---- 由于大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，在單個芯片集成CPU以及組成一個單獨工作系統(tǒng)

2009-02-08 11:23:45

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I2C總線驅動程序的實現

I2C總線驅動程序的實現 I2C 驅動程序的簡介本驅動程序為標準的51 系列CPU 編寫，讓CPU 模擬成一個I2C 總線主器件，并部分支

2008-09-26 17:25:52

5438

并口模擬I2C總線的設計

并口模擬I2C總線的設計試驗目的：認識計算機并口和I2C總線，用計算

2008-09-11 10:31:36

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i2c總線ppt(I2C總線器件應用)

I2C總線器件應用第一節(jié) I2C總線器件應用概述I2C總線工作原理I2C總線系統(tǒng)結構I2C總線系統(tǒng)結構如圖7-1所示。其中，SCL是時鐘線，SDA是數據線。總線上的各器件都采用漏

2008-08-13 17:34:34

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i2c總線介紹

I2C介紹　 I2C總線是兩線式串行總線。 I2C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性,支持多主控(multimastering)。占用空間小，芯片管腳數量少。

2008-08-13 17:29:55

I2C總線的光電隔離措施及電路原理分析

I2C總線的光電隔離

2008-08-13 17:23:11

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基于CPLD的系統(tǒng)中I2C總線的設計

基于CPLD的系統(tǒng)中I2C總線的設計摘要：在介紹Ｉ２Ｃ總線協(xié)議的基礎上，討論了基于ＣＰＬＤ的系統(tǒng)中Ｉ２Ｃ總線的設計技術，并結合工程實例設計了Ｉ２Ｃ總線ＩＰ核，

2008-08-13 13:43:38

什么是i2c總線

什么是i2c總線下載請點擊： i2c總線協(xié)議中文版

2007-11-05 09:26:07

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i2c總線標準(英文)

i2c總線標準(英文) CONTENTS1 PREFACE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31.1 Version 1.0

2007-11-05 09:17:49

i2c總線

I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。I2C總線產生于在80年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)，

2007-09-20 10:06:00

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I2C總線協(xié)議及其應用

2006-06-01 20:22:37

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<<I2C總線應用系統(tǒng)設計>>

<<I2C總線應用系統(tǒng)設計>>

2006-04-18 20:27:03

I2C總線應用系統(tǒng)設計

I2C總線應用系統(tǒng)設計:串行擴展總線技術是新一代單片機技術發(fā)展的一個顯著特點。其中PHILIPS公司推出的 I2C總線（INTEL IC BUS）最為著名。與并行擴展總線相比，串行擴展總線有突

2006-03-25 14:57:41

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