我相信互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎可為我提供可靠、快速的答案，因此當我第一次遇到I2C協(xié)議時，我首先尋求互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎獲得幫助。我的搜索給出如下響應：內(nèi)部集成電路（I2C）協(xié)議是雙向雙線串行總線，其提供集成電路之間的通信鏈路。這一解釋已經(jīng)很清楚了，但我還有更多的問題：它究竟是什么？什么類型的設備使用I2C？I2C如何幫我解決系統(tǒng)中遇到的實際問題？

I2C是使主設備（例如處理器，微控制器（MCU）或?qū)Ｓ眉呻娐罚?a href="http://www.makelele.cn/tags/asic/" target="_blank">ASIC））能夠與同一雙線總線上的其它外圍設備通信的流行通信協(xié)議。一條線專用于數(shù)據(jù)傳輸，而另一條用于時鐘信號。想象它就像一個雙車道公路：每個車道都有汽車從一端流向另一端，就像數(shù)據(jù)包將從主設備（處理器、MCU、ASIC）傳輸?shù)酵鈬O備（溫度傳感器、濕度傳感器及其它設備）。

那I2C到底是什么呢……現(xiàn)在，為什么要使用它？I2C可以在同一總線上輕松實現(xiàn)多個外設 - 例如，使用各種傳感器來監(jiān)視服務器的溫度。I2C協(xié)議實際上設計用于在單個總線上支持多個設備，而如串行外設接口（SPI）的其他協(xié)議的設計用于點對點單設備支持。雙線I2C接口還可以幫助簡化對四線SPI接口的布線，并減少通用輸入/輸出（GPIO）。

TI的用于構建I2C樹狀圖的產(chǎn)品組合可以分為三個功能，如圖1所示：緩沖轉(zhuǎn)換器、I / O擴展器和I2C開關。

圖1：具有各種I2C功能設備的電子系統(tǒng)

當您的設計在集成電路（IC）之間的長走線和/或電壓失配時遇到劣化信號時，I2C緩沖轉(zhuǎn)換器可以幫助您。例如，如果您發(fā)現(xiàn)3.3V MCU I2C I / O和5V溫度傳感器之間存在電壓失配，則可以使用I2C電壓轉(zhuǎn)換器（如PCA9306）。此外，對于長走線上的相同電壓失配，您可使用緩沖轉(zhuǎn)換器（如TCA9617B）來解決輸出刷新信號時的電壓差。

I2C I / O擴展器顧名思義 - 當選定的處理器無可用端口時，它們會擴展I / O數(shù)量，如圖2所示。這些設備與標準GPIO擴展器不同，因為它們直接與I2C總線上的設備通信。該組合還提供了多種功能，具體取決于您的特定系統(tǒng)需求，例如通道數(shù)、復位引腳和電平轉(zhuǎn)換。

圖2：微控制器或處理器使用I / O擴展器控制外設

I2C開關可以解決兩個不同的問題。第一個問題與地址沖突有關。當同一總線上的兩個設備具有相同地址時通常會發(fā)生沖突。如果系統(tǒng)在同一I2C總線上有兩個溫度傳感器和兩個濕度傳感器，所有地址為0xFF - 一個I2C開關可以一次切換到單個傳感器；見圖3。第二個問題與功耗有關。I2C開關一次只為I2C總線的一部分供電，從而在不使用時保持總線的未使用部分掉電。

圖3：具有八個通道的I2C開關示例

起初，互聯(lián)網(wǎng)搜索將會告訴您，I2C使系統(tǒng)設計人員能夠輕松實現(xiàn)魯棒的系統(tǒng)控制。這一協(xié)議不僅有用，而且還具有很多設備功能，可令您的系統(tǒng)受益。您可以使用緩沖中繼器、I / O擴展器和I2C開關來增強，擴展并修改I2C總線實現(xiàn)，以滿足您的獨特設計目標。有關I2C設計的更多信息，請閱讀應用注釋“了解I2C總線”。
審核編輯：何安淇