I2C總線總線術(shù)語

SDA（串行數(shù)據(jù)線）和SCL（串行時鐘線）都是雙向I/O線，接口電路為開漏輸出。需通過上拉電阻接電源VCC。當總線空閑時，兩根線都是高電平，連接總線的外同器件都是CMOS器件，輸出級也是開漏電路。在總線上消耗的電流很小，因此，總線上擴展的器件數(shù)量主要由電容負載來決定，因為每個器件的總線接口都有一定的等效電容。而線路中電容會影響總線傳輸速度。當電容過大時，有可能造成傳輸錯誤。所以，其負載能力為400pF，因此可以估算出總線允許長度和所接器件數(shù)量。

主器件用于啟動總線傳送數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生時鐘以開放傳送的器件，此時任何被尋址的器件均被認為是從器件。在總線上主和從、發(fā)和收的關(guān)系不是恒定的，而取決于此時數(shù)據(jù)傳送方向。如果主機要發(fā)送數(shù)據(jù)給從器件，則主機首先尋址從器件，然后主動發(fā)送數(shù)據(jù)至從器件，最后由主機終止數(shù)據(jù)傳送；如果主機要接收從器件的數(shù)據(jù)，首先由主器件尋址從器件。然后主機接收從器件發(fā)送的數(shù)據(jù)，最后由主機終止接收過程。在這種情況下。主機負責(zé)產(chǎn)生定時時鐘和終止數(shù)據(jù)傳送。

I2C總線特點可以概括如下：

(1)在硬件上，I2C總線只需要一根數(shù)據(jù)線和一根時鐘線兩根線，總線接口已經(jīng)集成在芯片內(nèi)部，不需要特殊的接口電路，而且片上接口電路的濾波器可以濾去總線數(shù)據(jù)上的毛刺。因此I2C總線簡化了硬件電路PCB布線，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性。因為I2C芯片除了這兩根線和少量中斷線，與系統(tǒng)再沒有連接的線，用戶常用IC可以很容易形成標準化和模塊化，便于重復(fù)利用。

(2)I2C總線是一個真正的多主機總線，如果兩個或多個主機同時初始化數(shù)據(jù)傳輸，可以通過沖突檢測和仲裁防止數(shù)據(jù)破壞，每個連接到總線上的器件都有唯一的地址，任何器件既可以作為主機也可以作為從機，但同一時刻只允許有一個主機。數(shù)據(jù)傳輸和地址設(shè)定由軟件設(shè)定，非常靈活。總線上的器件增加和刪除不影響其他器件正常工作。

(3)I2C總線可以通過外部連線進行在線檢測，便于系統(tǒng)故障診斷和調(diào)試，故障可以立即被尋址，軟件也利于標準化和模塊化，縮短開發(fā)時間。

(4)連接到相同總線上的IC數(shù)量只受總線最大電容的限制，串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標準模式下可達100Kbit/s，快速模式下可達400Kbit/s，高速模式下可達3.4Mbit/s。

(5)總線具有極低的電流消耗，抗高噪聲干擾，增加總線驅(qū)動器可以使總線電容擴大10倍，傳輸距離達到15m；兼容不同電壓等級的器件，工作溫度范圍寬。

I2C總線快速模式

快速模式器件可以在400kbit/s下接收和發(fā)送。最小要求是：它們可以和400kbit/s傳輸同步，可以延長SCL信號的低電平周期來減慢傳輸?？焖倌Ｊ狡骷枷蛳录嫒荩梢院蜆藴誓Ｊ狡骷?~100kbit/s的I2C總線系統(tǒng)通訊。但是，由于標準模式器件不向上兼容，所以不能在快速模式I2C總線系統(tǒng)中工作。快速模式I2C總線規(guī)范與標準模式相比有以下特征：

1、最大位速率增加到400kbit/s；

2、調(diào)整了串行數(shù)據(jù)（SDA）和串行時鐘（SCL）信號的時序；

3、快速模式器件的輸入有抑制毛刺的功能，SDA和SCL輸入有施密特觸發(fā)器；

4、快速模式器件的輸出緩沖器對SDA和SCL信號的下降沿有斜率控制功能；

5、如果快速模式器件的電源電壓被關(guān)斷，SDA和SCL的I/O管腳必須懸空，不能阻塞總線；

6、連接到總線的外部上拉器件必須調(diào)整以適應(yīng)快速模式I2C總線更短的最大允許上升時間。對于負載最大是200pF的總線，每條總線的上拉器件可以是一個電阻，對于負載在200pF~400pF之間的總線，上拉器件可以是一個電流源（最大值3mA）或者是一個開關(guān)電阻電路。

I2C總線高速模式

高速模式（Hs模式）器件對I2C總線的傳輸速度有巨大的突破。Hs模式器件可以在高達3.4Mbit/s的位速率下傳輸信息，而且保持完全向下兼容快速模式或標準模式（F/S模式）器件，它們可以在一個速度混合的總線系統(tǒng)中雙向通訊。

Hs模式傳輸除了不執(zhí)行仲裁和時鐘同步外，與F/S模式系統(tǒng)有相同的串行總線協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。

高速模式下I2C總線規(guī)范如下：

1、Hs模式主機器件有一個SDAH信號的開漏輸出緩沖器和一個在SCLH輸出的開漏極下拉和電流源上拉電路。這個電流源電路縮短了SCLH信號的上升時間，任何時候在Hs模式，只有一個主機的電流源有效；

2、在多主機系統(tǒng)的Hs模式中，不執(zhí)行仲裁和時鐘同步，以加速位處理能力。仲裁過程一般在前面用F/S模式傳輸主機碼后結(jié)束；

3、Hs模式主機器件以高電平和低電平是1:2的比率產(chǎn)生一個串行時鐘信號。解除了建立和保持時間的時序要求；

4、可以選擇Hs模式器件有內(nèi)建的電橋。在Hs模式傳輸中，Hs模式器件的高速數(shù)據(jù)（SDAH）和高速串行時鐘（SCLH）線通過這個電橋與F/S模式器件的SDA和SCL線分隔開來。減輕了SDAH和SCLH線的電容負載，使上升和下降時間更快；

5、Hs模式從機器件與F/S從機器件的唯一差別是它們工作的速度。Hs模式從機在SCLH和SDAH輸出有開漏輸出的緩沖器。SCLH管腳可選的下拉晶體管可以用于拉長SCLH信號的低電平，但只允許在Hs模式傳輸?shù)捻憫?yīng)位后進行；

6、Hs模式器件的輸出可以抑制毛刺，而且SDAH和SCLH輸出有一個施密特觸發(fā)器；

7、Hs模式器件的輸出緩沖器對SDAH和SCLH信號的下降沿有斜率控制功能。

I2C總線字節(jié)格式

發(fā)送到SDA線上的每個字節(jié)必須為8位，每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制。每個字節(jié)后必須跟一個響應(yīng)位。首先傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)的最高位（MSB），如果從機要完成一些其他功能后（例如一個內(nèi)部中斷服務(wù)程序）才能接收或發(fā)送下一個完整的數(shù)據(jù)字節(jié)，可以使時鐘線SCL保持低電平，迫使主機進入等待狀態(tài)，當從機準備好接收下一個數(shù)據(jù)字節(jié)并釋放時鐘線SCL后數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)。

I2C總線應(yīng)答響應(yīng)

數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)，相關(guān)的響應(yīng)時鐘脈沖由主機產(chǎn)生。在響應(yīng)的時鐘脈沖期間發(fā)送器釋放SDA線（高）。

在響應(yīng)的時鐘脈沖期間，接收器必須將SDA線拉低，使它在這個時鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平。

通常被尋址的接收器在接收到的每個字節(jié)后，除了用CBUS地址開頭的數(shù)據(jù)，必須產(chǎn)生一個響應(yīng)。當從機不能響應(yīng)從機地址時（例如它正在執(zhí)行一些實時函數(shù)不能接收或發(fā)送），從機必須使數(shù)據(jù)線保持高電平，主機然后產(chǎn)生一個停止條件終止傳輸或者產(chǎn)生重復(fù)起始條件開始新的傳輸。

如果從機接收器響應(yīng)了從機地址，但是在傳輸了一段時間后不能接收更多數(shù)據(jù)字節(jié)，主機必須再一次終止傳輸。這個情況用從機在第一個字節(jié)后沒有產(chǎn)生響應(yīng)來表示。從機使數(shù)據(jù)線保持高電平，主機產(chǎn)生一個停止或重復(fù)起始條件。

如果傳輸中有主機接收器，它必須通過在從機發(fā)出的最后一個字節(jié)時產(chǎn)生一個響應(yīng)，向從機發(fā)送器通知數(shù)據(jù)結(jié)束。從機發(fā)送器必須釋放數(shù)據(jù)線，允許主機產(chǎn)生一個停止或重復(fù)起始條件。

I2C總線時鐘同步

所有主機在SCL線上產(chǎn)生它們自己的時鐘來傳輸I2C總線上的報文。數(shù)據(jù)只在時鐘的高電平周期有效，因此需要一個確定的時鐘進行逐位仲裁。

時鐘同步通過線與連接I2C接口到SCL線來執(zhí)行。這就是說SCL線的高到低切換會使器件開始數(shù)它們的低電平周期，而且一旦器件的時鐘變低電平，它會使SCL線保持這種狀態(tài)直到到達時鐘的高電平。但是如果另一個時鐘仍處于低電平周期，這個時鐘的低到高切換不會改變SCL線的狀態(tài)。因此SCL線被有最長低電平周期的器件保持低電平。此時低電平周期短的器件會進入高電平的等待狀態(tài)。

當所有有關(guān)的器件數(shù)完了它們的低電平周期后，時鐘線被釋放并變成高電平。之后，器件時鐘和SCL線的狀態(tài)沒有差別，而且所有器件會開始數(shù)它們的高電平周期。首先完成高電平周期的器件會再次將SCL線拉低。

這樣產(chǎn)生的同步SCL時鐘的低電平周期由低電平時鐘周期最長的器件決定，而高電平周期由高電平時鐘周期最短的器件決定。

第1章　I2C總線工作原理及I2C總線控制電路的維修方法

第2章　長虹彩電I2C總線調(diào)整方法

第3章　海爾彩電I2C總線調(diào)整方法

第4章　創(chuàng)維彩電I2C總線調(diào)整方法

第5章　海信彩電I2C總線調(diào)整方法

第6章　TCL彩電I2C總線調(diào)整方法

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