I²C

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I2C bus

I²C（Inter-Integrated Circuit）是內部整合電路的稱呼，是一種串列通訊匯流排，使用多主從架構，由飛利浦公司在1980年代為了讓主機板、嵌入式系統或手機用以連接低速週邊裝置而發展。I²C的正確讀法為"I-squared-C" ，而"I-two-C"則是另一種錯誤但被廣泛使用的讀法，在中國則多以"I方C"稱之。截至2006年11月1日為止，使用I²C協定不需要為其專利付費，但製造商仍然需要付費以獲得I²C從屬裝置位址。

目录

設計概說 [编辑]

I²C只使用兩條雙向開放集極（Open Drain）（串列資料（SDA）及串列時脈（SCL））並利用電阻將電位上拉。I²C允許相當大的工作電壓範圍，但典型的電壓準位為+3.3V或+5v。

I²C的參考設計使用一個7位元長度的位址空間但保留了16個位址，所以在一組匯流排最多可和112個節點通訊。常見的I²C匯流排依傳輸速率的不同而有不同的模式：標準模式（100 Kbit/s）、低速模式（10 Kbit/s），但時脈頻率可被允許下降至零，這代表可以暫停通訊。而新一代的I²C匯流排可以和更多的節點（支援10位元長度的位址空間）以更快的速率通訊：快速模式（400 Kbit/s）、高速模式（3.4 Mbit/s）。

雖然最大的節點數目是被位址空間所限制住，但實際上也會被匯流排上的總電容所限制住，一般而言為400 pF。

Data transfer sequence

修訂 [编辑]

原始的I²C系統是在1980年代所建立的一種簡單的內部匯流排系統，當時主要的用途在於控制由飛利浦所生產的晶片。

1992年完成了最初的標準版本釋出，新增了傳輸速率為400 kbit/s的快速模式及長度為10位元的定址模式可容納最多1008個節點。1998年釋出了2.0版，新增了傳輸速率為3.4Mbit/s的高速模式並為了節省能源而減少了電壓及電流的需求。2.1版則在2001年完成，這是一個對2.0版做一些小修正，version 3.0, 於2007年釋出。

2012年2月13日釋出Specification Rev. 新增 5-MHz的超快速模式（UFM）。

應用 [编辑]

I²C-Bus

I²C被應用在簡單的週邊且其製造成本較傳輸速度更為要求。一些常見的應用如下：

  • 為了保存使用者的設定而存取NVRAM晶片。
  • 存取低速的數位轉換類比（DAC）。
  • 存取低速的類比轉換數位（ADC）。
  • 改變監視器的對比度、色調及色彩平衡設定（視訊資料通道）。
  • 改變音量大小。
  • 取得硬體監視及診斷資料，例如中央處理器的溫度及風扇轉速。
  • 讀取实时的時鐘（Real-time clock）。
  • 在系統設備中用來開啟或關閉電源供應。

I²C的另一個強大用途在於微控制器的應用，利用兩根通用的輸入輸出接腳及軟體的規劃，可以讓微控制器控制一個小型網路。

週邊可以在系統仍然在運作的同時加入或移出匯流排，這代表對於有熱插拔需求的裝置而言是個理想的匯流排。

像I²C這樣的匯流排之所以流行起來，是因為電腦工程師發現到對於整合電路設計而言，許多的製造成本源自於封裝尺寸及接腳數量。更小的包裝通常能夠減少重量及電源的消耗，這對於行動電話及手持式電腦而言格外重要。

操作系統的支援 [编辑]

在Linux中，I²C已經列入了核心模組的支援了，更進一步的說明可以參考核心相關的文件及位於/usr/include/linux/i2c.h 的這個標頭檔。OpenBSD則在最近的更新中加入了I²C的架構（framework）以支援一些常見的主控端控制器及感應器。

參見 [编辑]

外部鏈結 [编辑]
一般
标准
可移动
集成
存储
外围
注：接口依速度（大约）增序排列，每节最后列出的接口应该是最快的
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