6.1 TI 高精度实验室 -I2C：硬件概述

大家好，欢迎 观看高精度实验室

推出的 I²C 硬件概述培训。

在本视频中，我们 将讨论如何在硬件的

最基本层面 实施协议。

我们将讨论一些 用于实施 I²C 硬件的

关键设计参数。

内部 IC (I²C) 接口创建于 1982 年，

旨在利用简单、 稳健的低成本

协议在 IC 之间 进行通信，同时

尽可能减少引脚数量。

随着外设部件的 种类日益增多，

I²C 能够给 系统设计人员带来的好处

显而易见， 于是 I²C

接口迅速 普及起来，

在作为一项 标准公布之后，

很快得到了广泛应用。

很多器件 都会使用

I²C 接口，因此系统设计人员可以创造无限可能，

唯一能够限制 设计能力的只有他们

自身的创造力。

这里我们只列举 几种可以使用的器件：

IO 扩展器、温度传感器、 光传感器、存储器、

键盘扫描仪、压力 传感器、湿度传感器、

ADC、DAC 以及 I²C 协议中

使用的多种 其他器件。

I²C 总线 非常常用且强大，

用于在一个或 多个主器件与

一个或多个从器件 之间进行通信。

总线只包含 两条线：

串行数据线 SDA

和串行时钟线 SCL。

SCL 和 SDA 都具有 开漏或开路集电极

驱动器和输入 缓冲器，支持

双向通信 或数据传输。

正如此处所看到的， 主器件拉低了总线，

因此在总线上 生成了低电平信号。

随后，我们可以看到 从器件拉低了总线，

然后生成了低电平信号。

这样，它就 具备了双向性质。

本视频中稍后会 介绍硬件方面的内容。

I²C 协议是 8 位数据结构，这是

大多数微控制器和 处理器中常用的

数据格式。

这样，主器件 即可使用 7 位

或 10 位地址 与从器件

进行通信。

8 位中的 7 位表示地址。

最后一个位 表示消息的

方向，高电平 表示读取操作，

低电平 表示写入

操作。

I²C 协议 基于地址，

这意味着所有 从器件都有一个唯一的地址。

此地址通常是在 硬件中将

地址引脚 连接到逻辑

高电平或低电平而确定的。

在本例中，我们会 看到地址

引脚 A2、A1、A0 拉至接地。

这样，二进制的地址 就是 1、1、1、0、0、0、0，

以十六进制表示为 70。

有些从器件 没有地址引脚，

而是采用无法 更改的静态内部地址。

让总线采用 并联连接

是一种别出心裁 且非常有用的做法，

原因在于器件非常简单， 可以连接到总线上的任意位置。

此外，还可以随时 连接这些版本的从器件。

I²C 总线具有 多种运行模式。

每种模式都涵盖多个 运行时钟频率

并具有多种用来 约束协议的限制。

对每种模式 最重要的要求是

最高时钟频率、 最大总线电容

和最长上升时间，I²C 标准中 定义了所有这些

要求。

三种最常用的 运行模式包括

标准模式，运行频率 介于 0 到 100 千赫兹之间，

最大总线电容 为 400 皮法，

最长上升时间 为 1000 纳秒；

快速模式，运行频率 介于 0 到 400 千赫兹之间，

最大总线电容 为 400 皮法，

最长上升时间 为 300 纳秒；

以及超快速模式， 运行频率

介于 0 到 1000 千赫兹之间，

最大总线电容为 550 皮法， 最长上升时间为 120 纳秒。

再说一遍。

I²C 协议 物理层

是一个简单的双线 总线，利用开漏架构

实现双向通信，

而不像其他接口那样 使用推挽或差分

驱动器。

主器件和从器件 具有用于 SCL

和 SDA 的输入缓冲器， 并可以具有用于

SCL 和 SDA 的开漏驱动器。

始终存在一个用于 生成高电平的外部电路。

在大多数情况下， 此操作由

上拉电阻器执行。

这表明主器件 或从器件都可以

使用开漏驱动器 在总线上拉低，

以生成 0 或低电平。

也就是说，会打开 N 通道， 在某些情况下是

双极 NPM。

高电平完全取决于 上拉电阻器。

必须注意的是， I²C 标准为每种

运行模式指定了 最大总线总电容。

这包括总线上 由于迹线而产生的

寄生电容， 此电容是总线

及其回路接地的宽度、 长度、电介质材料以及它们之间的

距离的一个函数。

总线中的每个器件 也会导致总线的

电容增大。

I²C 标准为 每种运行

模式限制了 总线电容 C BUS 的

总量，此值 定义了

最高时钟频率。

为了满足所使用

运行模式的 时序要求，

我们需要保持在 最长上升时间规格内。

SCL 和 SDA 的 最长上升时间规格

由我们的上拉 NC 总线所创建的

RC 时间常数控制， 并被定义为从

VIL 过渡到 VIH 时 花费的时间。

本视频到此结束。

谢谢观看。

请尝试完成测验以 检查您对本视频

内容的理解。

大家好，欢迎 观看高精度实验室

推出的 I²C 硬件概述培训。

在本视频中，我们 将讨论如何在硬件的

最基本层面 实施协议。

我们将讨论一些 用于实施 I²C 硬件的

关键设计参数。

内部 IC (I²C) 接口创建于 1982 年，

旨在利用简单、 稳健的低成本

协议在 IC 之间 进行通信，同时

尽可能减少引脚数量。

随着外设部件的 种类日益增多，

I²C 能够给 系统设计人员带来的好处

显而易见， 于是 I²C

接口迅速 普及起来，

在作为一项 标准公布之后，

很快得到了广泛应用。

很多器件 都会使用

I²C 接口，因此系统设计人员可以创造无限可能，

唯一能够限制 设计能力的只有他们

自身的创造力。

这里我们只列举 几种可以使用的器件：

IO 扩展器、温度传感器、 光传感器、存储器、

键盘扫描仪、压力 传感器、湿度传感器、

ADC、DAC 以及 I²C 协议中

使用的多种 其他器件。

I²C 总线 非常常用且强大，

用于在一个或 多个主器件与

一个或多个从器件 之间进行通信。

总线只包含 两条线：

串行数据线 SDA

和串行时钟线 SCL。

SCL 和 SDA 都具有 开漏或开路集电极

驱动器和输入 缓冲器，支持

双向通信 或数据传输。

正如此处所看到的， 主器件拉低了总线，

因此在总线上 生成了低电平信号。

随后，我们可以看到 从器件拉低了总线，

然后生成了低电平信号。

这样，它就 具备了双向性质。

本视频中稍后会 介绍硬件方面的内容。

I²C 协议是 8 位数据结构，这是

大多数微控制器和 处理器中常用的

数据格式。

这样，主器件 即可使用 7 位

或 10 位地址 与从器件

进行通信。

8 位中的 7 位表示地址。

最后一个位 表示消息的

方向，高电平 表示读取操作，

低电平 表示写入

操作。

I²C 协议 基于地址，

这意味着所有 从器件都有一个唯一的地址。

此地址通常是在 硬件中将

地址引脚 连接到逻辑

高电平或低电平而确定的。

在本例中，我们会 看到地址

引脚 A2、A1、A0 拉至接地。

这样，二进制的地址 就是 1、1、1、0、0、0、0，

以十六进制表示为 70。

有些从器件 没有地址引脚，

而是采用无法 更改的静态内部地址。

让总线采用 并联连接

是一种别出心裁 且非常有用的做法，

原因在于器件非常简单， 可以连接到总线上的任意位置。

此外，还可以随时 连接这些版本的从器件。

I²C 总线具有 多种运行模式。

每种模式都涵盖多个 运行时钟频率

并具有多种用来 约束协议的限制。

对每种模式 最重要的要求是

最高时钟频率、 最大总线电容

和最长上升时间，I²C 标准中 定义了所有这些

要求。

三种最常用的 运行模式包括

标准模式，运行频率 介于 0 到 100 千赫兹之间，

最大总线电容 为 400 皮法，

最长上升时间 为 1000 纳秒；

快速模式，运行频率 介于 0 到 400 千赫兹之间，

最大总线电容 为 400 皮法，

最长上升时间 为 300 纳秒；

以及超快速模式， 运行频率

介于 0 到 1000 千赫兹之间，

最大总线电容为 550 皮法， 最长上升时间为 120 纳秒。

再说一遍。

I²C 协议 物理层

是一个简单的双线 总线，利用开漏架构

实现双向通信，

而不像其他接口那样 使用推挽或差分

驱动器。

主器件和从器件 具有用于 SCL

和 SDA 的输入缓冲器， 并可以具有用于

SCL 和 SDA 的开漏驱动器。

始终存在一个用于 生成高电平的外部电路。

在大多数情况下， 此操作由

上拉电阻器执行。

这表明主器件 或从器件都可以

使用开漏驱动器 在总线上拉低，

以生成 0 或低电平。

也就是说，会打开 N 通道， 在某些情况下是

双极 NPM。

高电平完全取决于 上拉电阻器。

必须注意的是， I²C 标准为每种

运行模式指定了 最大总线总电容。

这包括总线上 由于迹线而产生的

寄生电容， 此电容是总线

及其回路接地的宽度、 长度、电介质材料以及它们之间的

距离的一个函数。

总线中的每个器件 也会导致总线的

电容增大。

I²C 标准为 每种运行

模式限制了 总线电容 C BUS 的

总量，此值 定义了

最高时钟频率。

为了满足所使用

运行模式的 时序要求，

我们需要保持在 最长上升时间规格内。

SCL 和 SDA 的 最长上升时间规格

由我们的上拉 NC 总线所创建的

RC 时间常数控制， 并被定义为从

VIL 过渡到 VIH 时 花费的时间。

本视频到此结束。

谢谢观看。

请尝试完成测验以 检查您对本视频

内容的理解。