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目 录
- [IIC 专题（I²C）](#IIC 专题（I²C）)
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- [1）简单介绍一下 IIC](#1）简单介绍一下 IIC)
- [2）IIC 的基本时序是什么](#2）IIC 的基本时序是什么)
- [3）IIC 通讯地址位数总结](#3）IIC 通讯地址位数总结)
- [4）IIC 的通信速率有哪些](#4）IIC 的通信速率有哪些)
IIC 专题（I²C）
IIC：Inter Integrated Circuit，集成电路总线
可参考博客：Cortex-M3-STM32F1 开发：（四十九）IIC 总线结构和协议-CSDN博客
下面整理的问题及答案或多或少会有交叉重复的内容，要想熟练掌握，重点还是要理解 IIC 的整个流程及应用案例
1）简单介绍一下 IIC
I²C 是一种同步、半双工、双线制的串行总线 ，主要用于 板内芯片间、微控制器和外设 的 低速或中速 通信 。它只有两根线：时钟线 SCL 和数据线 SDA，采用多主/多从架构，一个总线可以挂多个设备，每个设备通过唯一的地址区分。
I²C 器件的引脚均为开漏输出，必须外接上拉电阻才能产生高电平。这样设计是为了实现线与逻辑，任何设备都能安全地拉低总线，不会因输出冲突而短路。
2）IIC 的基本时序是什么
- 起始信号：SCL高电平时，SDA从高电平切换到低电平表示通信开始
- 停止信号：SCL高电平时，SDA从低电平切换到高电平表示通信结束
- 数据发送 ：SCL低电平时，SDA可以变化（准备数据）SCL高电平时，SDA必须保持稳定（数据有效），数据按 高位先行 传输
- 应答信号 ：每传输8位数据后，接收方需要给出应答位
- ACK（低电平）表示成功接收
- NACK（高电平）表示接收失败或结束传输
具体的看那篇博客。
3）IIC 通讯地址位数总结
I²C 协议支持两种地址格式：
① 7 位地址（标准模式，最常用，占用1个字节）：
- 地址范围：
0x00~0x7F（128 个，0000000~1111111） - 实际可用：约 112 个（部分地址被协议保留）
- 地址格式：7位地址 和 1位读/写位 组成 1 个字节（高 7 位为地址，最低位为 R/W 读写方向位）
- 比如典型的 IIC 器件 AT24C02，读地址为 0xA0（10100000），写地址为 0xA1（10100001）
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被协议保留的主要地址有（了解即可，只有7位，不要误以为是整个字节的8位）：
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0x00(0000000)：广播地址 -
0x01(0000001)~0x07(0000111)：特殊用途（如起始字节、CBUS 兼容等） -
0x78(1111000)~0x7B(1111011)：用于10 位地址指示（下面红字会解释）及未来扩展
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② 10 位地址（扩展模式，向下兼容 7 位，占用2个字节）：
- 地址范围：
0x000~0x3FF（1024 个，0000000000~1111111111） - 地址格式：占用2个字节
- 第1字节：
11110+ 地址高 2 位 + R/W（第1字节的高5位固定为11110） - 第2字节：地址低 8 位
- 第1字节：
两种地址格式一起使用时（10位地址设备和7位地址设备可以共存于同一总线）：
当发送方拉低 SDA 线，并发送了通讯地址的第1个字节时，其他设备接收到之后会判断这第1个字节：
- 如果高5位是11110
- 7位地址设备不会应答（高5位为11110是被保留的地址，合法的7位地址设备的高5位不会是11110）；
- 10位地址设备会进一步判断具体地址。
- 如果高5位不是11110
- 7位地址设备会进一步判断后续位，如果和自己内部设定的地址完全匹配就会应答；
- 10位设备会把它当作一个普通的 7 位地址帧，如果该设备恰好有一个匹配的备用 7 位地址，它仍然会应答；否则静默。
注： 这是帮助理解的表述方式，实际上7位地址设备会直接提取第1字节的 7 位地址，和自己内部设定的地址完全匹配才会应答。
4）IIC 的通信速率有哪些
I²C 协议定义了多个速率等级，所有模式的参考时钟频率在数值上与位速率相等（例如 100 kHz 对应 100 kbps）：
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标准模式（Standard‑mode, Sm）
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最高速率可达 100 kbps （时钟频率 100 kHz）
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最早的 I²C 规范，适合大多数低速外设。
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快速模式（Fast‑mode, Fm）
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最高速率可达 400 kbps （时钟频率 400 kHz）
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目前应用最广，几乎所有 I²C 设备均支持。
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快速模式增强版（Fast‑mode Plus, Fm+）
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最高速率可达 1 Mbps （时钟频率 1 MHz）
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驱动能力增强，可支持更大的总线电容（约 550 pF），适合更长距离或更多节点的场景。
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高速模式（High‑speed mode, Hs‑mode）
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最高速率可达 3.4 Mbps （时钟频率 3.4 MHz）
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需要专用硬件：主设备在高速传输前必须发送一个特定的 主机码 以启动高速模式，且需要支持高速电平的特殊 I/O 缓冲器。
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（单向传输）超快速模式（Ultra Fast‑mode, UFm）
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最高速率可达 5 Mbps （时钟频率 5 MHz）
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单向通信：仅支持写操作，无应答位，免去上拉电阻，改用 推挽输出 驱动线路。
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主要用于特定的传感器或显示接口等需要单向高速刷新的场景。
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影响速率选择的关键因素：
- 总线电容：电容越大，上升时间越慢，限制最高速率。Fm+ 通过加大驱动能力缓解这一问题。
- 线路长度：走线过长会增加分布电容和干扰。
- 抗干扰要求：电磁干扰严重的环境可能迫降低速率。
- 设备兼容性：总线上所有器件必须支持所选速率，向下兼容是常态（例如支持 1 Mbps 的设备通常能工作在 400 kbps 及以下）。