I2C - 集成电路间总线

I2C总线在嵌入式领域非常常用。我们用一个例子解释它是如何工作的，以及如何在Raspberry Pi上设置它。

I2C特性

集成电路总线是一种同步的串行通信总线。飞利浦半导体公司在1982年负责这项发明，但该接口很快就得到了普及。

常用的同义词有：I²C、I2C或IIC。该接口采用了控制器-目标架构，允许控制器仅用两根线就能与多达112个设备进行通信。

控制器可以调整比特率以适应特定目标的需要。因此，I2C适用于很多设备，如传感器、EEPROM设备、时钟、电机驱动器等。

接线

I2C总线的布线真的再简单不过了，因为你只需要两根线。将控制器的串行时钟（SCL）引脚连接到目标设备的串行时钟引脚上，同时连接它们的串行数据（SDA）引脚。I2C软件将完成其余的工作。

如果你需要为你的I2C设备提供电源，你可以使用Raspberry Pi的3V3、5V和GROUND针脚。

一些设备，如我们的 BME688分线板 有一个I2C接头，所以你不需要任何电线来连接它们。

I2C通信

互联电路总线仅用两根线就可以连接128个设备。这是由于巧妙的通信原理而实现的。

这些线（SDA和SCL）从不主动驱动高电平。如果一个设备想发送一个逻辑1，它就会让这根线浮空。要发送一个逻辑零，就把线拉到地。

控制器发起通信。网络上的任何设备都可以充当控制器和目标。

下面的图形显示了独立的位。

为了开始通信，控制器发送一个开始位，然后是目标的I2C地址和期望的操作模式（R-读或W-写）。

在I2C通信中，目标必须每隔8位（在每个字节之后）返回一个ACK位。由于地址空间通常是7位，所以有128个（0到127）地址。其中16个是保留的。这就为设备留下了112个可能的地址。

目标地址和操作模式是一个字节，所以目标必须返回一个ACK位。然后控制器发送（8位）寄存器地址，目标机再次确认。从那以后，读写通信就不同了。

对于写入，控制器只是以8位块的形式发送数据。目标会确认每个块。一旦控制器完成了写入，它就会发送停止位。

对于读取，控制器再次发送开始位，然后是目标地址。目标确认并开始以8位块发送数据。这一次，控制器必须确认每个字节。为了停止读取，控制器发送NACK位，最后发送Stop位。

优势、劣势和应用

优势

I2C总线的优势是相当明显的。你可以用两根线和每个线的两个引脚连接128个设备。这真是太强大了。此外，你还有灵活的速度。硬件设置几乎不可能再简单了。与SPI不同，控制器知道目标是否正确接收了数据。

劣势

集成电路间总线需要更多的空间和功率，因为它使用了上拉电阻。与SPI相比，它的速度较慢。如果两个设备使用相同的I2C地址，你会遇到麻烦。该地址直接存储在设备上。有些设备让你在两个可能的地址中选择，方法是在设备上的特定位置焊接一个跳线。

应用

如果你搜索的是 传感器 在我们的商店里，你会注意到几乎所有非模拟的传感器都使用I2C接口。它在嵌入式领域非常普遍。有像I2C存储器这样的东西。很多时候，微控制器使用该总线进行通信。除此之外，许多DAC (D数字 A卤素 C转换器）和ADC（A卤素 D数字 Converter）与该接口兼容。

Raspberry Pi上的I2C

我们的 视频 展示了如何在你的Raspberry Pi上设置互连电路总线。