本文介紹了互連集成電路（ I2C）串行通信協(xié)議的基本特征和顯著優(yōu)勢(shì)。

組件之間的通信：通信協(xié)議

電子系統(tǒng)的一個(gè)共同特征是需要在兩個(gè)或三個(gè)或十個(gè)單獨(dú)的組件之間共享信息，這不足為奇。
工程師已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以幫助不同的芯片成功通信。當(dāng)您遇到微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器功能列表中“通信”下的縮寫(xiě)詞時(shí)，這一事實(shí)就變得顯而易見(jiàn)。我2 C，可以。。。。每種協(xié)議都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此對(duì)每個(gè)協(xié)議都有一點(diǎn)了解很重要，這樣你在選擇組件或接口時(shí)就可以做出明智的決定。
本文是關(guān)于I 2 C的，它通常用于位于同一PCB上的各個(gè)集成電路之間的通信。同樣適用于此通用類(lèi)別的另外兩個(gè)常見(jiàn)協(xié)議是UART（通用異步接收器/發(fā)送器）和SPI（串行外圍設(shè)備接口）。你需要先了解I 2 C 的基本特性，然后才能徹底理解這三個(gè)接口之間的比較，因此，我們將在本文結(jié)尾處討論該主題。

什么是I2C總線？

I 2 C代表內(nèi)部集成電路總線。毫無(wú)疑問(wèn)，I 2 C協(xié)議存在嚴(yán)重的術(shù)語(yǔ)問(wèn)題。最直接（也可能是最不常見(jiàn)）的縮寫(xiě)是IIC。也許這個(gè)縮寫(xiě)被忽略了，因?yàn)閮蓚€(gè)大寫(xiě)字母I看起來(lái)像兩個(gè)1，或者兩個(gè)小寫(xiě)的l，或者羅馬數(shù)字II，或者是并聯(lián)電阻的符號(hào)。。。。無(wú)論如何，縮寫(xiě)I 2 C（用“ I squared C”表示）得到了普及，盡管將普通字母視為變量是冪運(yùn)算的邏輯存在疑問(wèn)。
當(dāng)你發(fā)現(xiàn)SMB或SMBus顯然被用作引用I 2 C總線的另一種方式時(shí)，霧氣的最后一層定居下來(lái)。實(shí)際上，這些縮寫(xiě)是指系統(tǒng)管理總線，它與I 2 C總線不同，盡管幾乎相同。最初的I 2 C協(xié)議是由Phillips Semiconductor開(kāi)發(fā)的，幾年后，英特爾將SMBus協(xié)議定義為I2C的擴(kuò)展。兩條巴士在很大程度上可以互換。如果你對(duì)它們之間的細(xì)微差別感興趣，請(qǐng)參考《系統(tǒng)管理總線規(guī)范》第57頁(yè)。

就像試圖在一個(gè)充滿人的房間里進(jìn)行重要的對(duì)話

為了欣賞使I 2 C如此有效的巧妙技術(shù)，你需要考慮在多個(gè)獨(dú)立組件之間實(shí)現(xiàn)可靠而通用的通信的困難。如果你有一個(gè)芯片始終是主芯片，而另一個(gè)芯片則始終是從芯片，那么情況就很簡(jiǎn)單。

但是，如果你有多個(gè)從機(jī)怎么辦？如果從機(jī)不知道主機(jī)是誰(shuí)怎么辦？如果主機(jī)由于某種原因從機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)而導(dǎo)致從機(jī)失效，會(huì)發(fā)生什么情況呢？或者，如果從站在傳輸過(guò)程中不起作用怎么辦？如果主機(jī)要求總線進(jìn)行傳輸然后在釋放總線之前崩潰怎么辦？

關(guān)鍵是，在這種通信環(huán)境中，很多事情都會(huì)出錯(cuò)。在學(xué)習(xí)I 2 C 時(shí)，必須牢記這一點(diǎn)，因?yàn)榉駝t，該協(xié)議似乎將變得非常復(fù)雜和挑剔。事實(shí)是，這種額外的復(fù)雜性使I 2 C能夠提供靈活，可擴(kuò)展，強(qiáng)大，低引腳數(shù)的串行通信。

I2C通信概述

在開(kāi)始任何細(xì)節(jié)之前，這里是I 2 C 的主要特征：

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• 數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)的部分傳輸，每個(gè)字節(jié)后跟一個(gè)稱為ACK / NACK（確認(rèn)或未確認(rèn)）位的一位握手信號(hào)。

I2C的優(yōu)勢(shì)是什么？I2C，UART，SPI

這里有一些缺點(diǎn)：

• 增加了固件或底層硬件的復(fù)雜性

• 施加協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)，從而降低吞吐量

• 需要上拉電阻

  • 極限時(shí)鐘速度

  • 在空間極為有限的系統(tǒng)中消耗寶貴的PCB面積

  • 增加功耗

從這些方面我們可以看到，當(dāng)您擁有復(fù)雜，多樣化或廣泛的通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)時(shí)，I]你可能需要刻意避免I2C, 如果吞吐量是一個(gè)主要關(guān)心的問(wèn)題; SPI支持更高的時(shí)鐘頻率，并使開(kāi)銷(xiāo)最小化。而且，SPI（或UART）的底層硬件設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單得多，因此，如果您使用FPGA并從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)串行接口，則應(yīng)該將I 2 C視為最后的選擇。

結(jié)論

我們已經(jīng)介紹了I 2 C 的顯著特征，并且現(xiàn)在我們對(duì)協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)了解得足夠多，從而可以就給定應(yīng)用選擇哪種串行總線做出明智的決定。在以后的文章中，我們將更詳細(xì)地探討該協(xié)議以及如何實(shí)際實(shí)現(xiàn)它。