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I2C總線定義


I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，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，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統的配置或掌握組件的功能狀態，如電源和系統風扇。可隨時監控內存、硬盤、網絡、系統溫度等多個參數，增加了系統的安全性，方便了管理。

I2C總線特點


I2C總線最主要的優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總線的另一個優點是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠進行發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。

I2C總線工作原理


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），又是發送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。CPU發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為高電平時，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，向發送數據的IC發出特定的低電平脈沖，表示已收到數據。CPU向受控單元發出一個信號后，等待受控單元發出一個應答信號，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。
　　這些信號中，起始信號是必需的，結束信號和應答信號，都可以不要。
　　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、監控芯片等也提供I2C接口
　　I2C 總線是一種用于IC器件之間連接的雙向二線制總線，所謂總線它上面可以掛多個器件，并且通過兩根線連接，占用空間非常的小，總線的長度可長達25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持4個組件。它的另一優點是多主控，只要能夠進行接收和發送的設備都可以成為主控制器，當然多個主控不能同一時間 工作。
　　I2C總線有兩根信號線，一根為SDA（數據線），一根為SCL（時鐘線）。任何時候時鐘信號都是由主控器件產生。

I2C總線操作


I2C規程運用主/從雙向通訊。器件發送數據到總線上，則定義為發送器，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送狀態。 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狀態的改變被用來表示起始和停止條件。
　　控制字節
　　在起始條件之后，必須是器件的控制字節，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。
　　寫操作
　　寫操作分為字節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不同有所不同。
　　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。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、然后發出停止條件。

I2C總線應用


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，三星的S3C24XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、監控芯片等也提供I2C接口。

舉常I2C器件/I2C Device


　　1、存儲器類： ATMEL公司的AT24CXX系列EEPROM；
　　2、I2C總線8位并行IO口擴展芯片PCF8574/JLC1562；
3、I2C接口實時時鐘芯片DS1307/PCF8563/SD2000D/M41T80/ME901/ISL1208/；
　　4、I2C數據采集ADC芯片MCP3221（12bitADC）/ADS1100（16bitADC）/ADS1112（16bitADC）/MAX1238（12bitADC）/MAX1239（12bitADC）；
　　5、I2C接口數模轉換DAC芯片DAC5574（8bitDAC）/DAC6573（10bitDAC）/DAC8571（16bitDAC）/；
　　6、I2C接口溫度傳感器TMP101/TMP275/DS1621/MAX6625

USB轉I2C專用芯片：USB2I2C


USB2I2C是一個USB總線轉I2C總線I2C/IIC/TWI/SMBUS的接口芯片，通過USB2I2C芯片可以非常方便地實現PC機USB總線和下位機端I2C接口（即IIC或TWI總線：SCL 線、SDA 線）之間的通信。
　　USB2I2C芯片上位機PC端提供簡單易用的USBIOX.DLL動態庫調用，可以方便地被VB，VC，Delphi，Labview，BCB等上位機開發工具調用。相關例程在USBIO公司網站可以找到。
　　USB2I2C功能特點：
　　●全速USB設備接口，兼容USB V2.0。
　　●外圍元件簡單，只需1個12M晶體和2個電容。
　　●低成本，可以通過I2C總線直接實現上位機與下位機之間的連接，無需輔助MCU。
　　●上位機軟件能夠實現靈活實現I2C/IIC/TWI總線協議的各種操作。
　　●作為I2C總線Host/Master 主機端。
　　●I2C接口提供SCL和SDA信號線，支持SCL時鐘4種不同傳輸速度：100KHz/400KHz/750KHz。
　　●采用SSOP-20小型封裝。