IIC通信协议

封面图 • 2025-10-12 • 嵌入式

I²C（Inter-Integrated Circuit）是一种**半双工、同步、串行通信协议**，由飞利浦（现为恩智浦半导体）在1980年代开发。它主要用于在**短距离、低速的设备之间进行通信**，比如微控制器与传感器、EEPROM、ADC/DAC、LCD模块等外设之间的数据传输。

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## 🧩 一、I²C的基本特点

| 特性 | 描述 |
|------|------|
| **类型** | 同步、半双工、串行通信 |
| **速度** | 标准模式：100 kbps；快速模式：400 kbps；高速模式：3.4 Mbps（部分支持） |
| **主从结构** | 一个主设备控制多个从设备 |
| **数据线** | SDA（数据线）和 SCL（时钟线） |
| **地址** | 每个从设备有唯一的7位或10位地址 |
| **多主设备** | 支持多主设备共存（通过仲裁机制） |

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## 🔧 二、I²C通信的基本操作

### 1. **起始信号（Start Condition）**
- SDA 从高电平变为低电平，同时 SCL 保持高电平。
- 表示通信开始。

### 2. **发送地址**
- 主设备发送一个7位或10位的地址（最高位是读/写位）。
- 例如：`0x5A` 是一个7位地址，其中最低位表示读（1）或写（0）。

### 3. **应答信号（ACK / NACK）**
- 从设备在接收到地址后，会在第9个时钟周期拉低SDA（ACK），表示已接收。
- 如果未响应，则为主设备提供NACK（非应答）。

### 4. **数据传输**
- 主设备发送或接收数据字节。
- 每个字节后都跟一个ACK/NACK。

### 5. **停止信号（Stop Condition）**
- SDA 从低电平变为高电平，同时 SCL 保持高电平。
- 表示通信结束。

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## 📦 三、I²C的物理层

- **SDA（Serial Data）**：用于传输数据。
- **SCL（Serial Clock）**：用于同步数据传输。
- 通常使用**开漏输出（Open-Drain）**，需要上拉电阻（一般为4.7kΩ）。

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## 🚀 四、I²C的应用场景

- 传感器（如温度、加速度计）
- EEPROM 存储器
- LCD 显示模块
- 电源管理芯片
- 低速外设接口

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## ✅ 五、I²C的优点

- 简单易用，只需要两条线
- 支持多主设备和多从设备
- 可以连接多个设备，节省引脚资源
- 适用于低速、短距离通信

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## ❌ 六、I²C的缺点

- 速度有限（最大约3.4 Mbps）
- 不适合长距离通信（通常小于几米）
- 需要上拉电阻，可能影响信号完整性

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## 🧠 七、常见I²C设备示例

| 设备 | 地址 | 功能 |
|------|------|------|
| PCF8563 | 0x51 | 实时时钟芯片 |
| BMP280 | 0x77 | 压力/温度传感器 |
| AT24C32 | 0x50 | EEPROM 存储器 |
| TSL2561 | 0x29 | 光强传感器 |

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## 🧪 八、I²C调试工具

- I²C总线分析仪（如Logic Analyzer）
- I²C扫描工具（如 `i2cdetect` 在Linux中）
- 示波器查看 SDA/SCL 波形

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如果你有具体的使用问题（如如何用 Arduino 或 STM32 实现 I²C 通信），欢迎继续提问！