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I2C總線是由Philips公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器和外圍設(shè)備。I2C總線支持多主控模式，任何能夠進行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主設(shè)備。主控能夠控制數(shù)據(jù)的傳輸和時鐘頻率，在任意的時刻只能有一個主控。
組成I2C總線的兩個信號為數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL。為避免總信號線的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端必須是開漏輸出或集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的“線與”邏輯，I2C總線上任意器件輸出低電平都會使相應(yīng)總線上的信號線變低�？偩�空閑時，上拉電阻使SDA和SCL線都保持高電平。
在實際設(shè)計中，需要知道I2C總線的兩個特征：
1、串行數(shù)據(jù)SDA和串行時鐘SCL線都是雙向線路，通過一個電流源或上拉電阻Rp連接到正的電源電壓+VDD，當(dāng)總線空閑時這兩條線路都是高電平。連接到總線的器件輸出級必須是漏極開路或集電極開路才能執(zhí)行線與的功能。I2C總線上數(shù)據(jù)的傳輸位速率，在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，快速模式(F/S)下可達(dá)400kbit/s，高速模式(Hs)下可達(dá)3.4Mbit/s。
2、連接到相同總線的IC數(shù)量只受到總線的最大電容400pF限制。如果總線線路的負(fù)載電容升高，位速率將逐漸下降。
總線規(guī)定使用非標(biāo)準(zhǔn)電源電壓,不遵從I2C總線系統(tǒng)電平規(guī)定的器件，必須將輸入電平連接到有上拉電阻Rp的VDD電壓。總線輸入低電平噪聲容限是0.1VDD，高電平噪聲容限是0.2VDD。VOL定義為在漏極開路或集電極開路時，有3mA下拉電流時的低電平輸出電壓，最大值取VOLmax=0.4V，這個3mA是指定的最小下拉電流。在一定范圍內(nèi)，下拉電流越大，驅(qū)動能力越強。Rpmin是電源電壓的函數(shù)，即電源電壓越高，Rpmin值越高。Rpmax是負(fù)載電容的函數(shù)，總線電容越大，即負(fù)載越大，Rpmax越低。
總線電容是線路連接和管腳的總電容，規(guī)定總線輸入電流的最大值是10uA，同時規(guī)定了上升時間tr的最大值，由于高電平要求0.2VDD的噪聲容限，這個輸入電流限制了Rp的最大值�？偟母唠娖捷斎腚娏魇荝pmax的函數(shù)。在電源電壓一定時，總的高電平輸入電流越大，Rpmax越小。總線的負(fù)載電容和上拉電阻的值決定了信號的上升時間tr，規(guī)定trmax=300ns。時間常數(shù)等于源端阻抗和總線電容的乘積，上拉電阻太大會造成時間常數(shù)過大，從而使上升沿的斜率變小，增大了總線上升時間。
NXP緊跟性能發(fā)展趨勢，I2C速度由100Kbps全面提升到400K，1M和3.4M；NXP開發(fā)出大量的集線器，中繼器，多路復(fù)用器和開關(guān)等器件，將I2C技術(shù)從芯片間二線通訊的簡單應(yīng)用發(fā)展到功能強大而且全面的控制網(wǎng)絡(luò)。
I2C中繼器PCA9515A可以增強總線驅(qū)動能力，突破400pF容限，增加節(jié)點數(shù)目，數(shù)據(jù)、時鐘可雙向傳輸，對兩邊分布電容起到隔離作用，中繼器前后級可以在不同的I2C速率下工作；I2C擴展器P82B96具有很寬的工作電壓，具有很強的總線容性負(fù)載能力，可以實現(xiàn)1000米的遠(yuǎn)距離傳輸。熱插拔緩沖器PCA9512A允許熱插拔板卡而不影響主板數(shù)據(jù)和時鐘的運行；在主板I2C總線出現(xiàn)停止位或處于空閑狀態(tài)前禁止子卡和主板之間通信。出色的熱插拔功能，應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)部及板機之間的通訊，連接十分可靠、簡潔。
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