一、IIC需要幾根線分別是什么線

I2C通信協(xié)議需要兩根線來(lái)進(jìn)行傳輸，分別是SDA和SCL。這兩根線是通過(guò)總線結(jié)構(gòu)連接各個(gè)設(shè)備，并在設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)的交互。SDA（串行數(shù)據(jù)線）：SDA線被用于在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。它是一個(gè)雙向線路，在通信中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)位。每個(gè)設(shè)備都通過(guò)開(kāi)漏輸出或三態(tài)緩沖器連接到SDA線，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。SCL（串行時(shí)鐘線）：SCL線是用于設(shè)備之間同步傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信號(hào)線。它由主設(shè)備控制，通過(guò)在SCL線上產(chǎn)生脈沖信號(hào)來(lái)同步數(shù)據(jù)傳輸。所有設(shè)備都在SCL上接收和解析來(lái)自主設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)。總結(jié)起來(lái)，I2C通信協(xié)議只需要兩根線：SDA用于數(shù)據(jù)傳輸，SCL用于時(shí)鐘同步。這種簡(jiǎn)潔的連接方式使得I2C在多個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行通信變得非常方便和可靠。

二、IIC優(yōu)勢(shì)

簡(jiǎn)單且靈活：I2C僅需要兩根線（SDA和SCL）來(lái)進(jìn)行通信，使得硬件連接和布線變得簡(jiǎn)單。通過(guò)設(shè)備地址的選擇，可以連接多個(gè)設(shè)備到同一個(gè)總線上，提供了更大的系統(tǒng)靈活性。可靠性高：I2C協(xié)議采用了主從架構(gòu)，由主設(shè)備控制總線上的數(shù)據(jù)傳輸。主設(shè)備協(xié)調(diào)和同步設(shè)備之間的通信，避免了設(shè)備之間的沖突。此外，I2C協(xié)議支持差分傳輸和硬件確認(rèn)，提供了數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。多設(shè)備支持：通過(guò)I2C協(xié)議，可以連接多個(gè)設(shè)備到同一個(gè)總線上。每個(gè)設(shè)備都有唯一的地址，主設(shè)備可以通過(guò)指定地址來(lái)選擇與之通信的設(shè)備。這種架構(gòu)適用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和控制。低功耗：I2C在基本模式下使用了開(kāi)漏輸出結(jié)構(gòu)，使得設(shè)備在非活動(dòng)狀態(tài)下可以撤離總線，從而降低功耗。此外，I2C還支持多速率傳輸，可以根據(jù)需求選擇適當(dāng)?shù)乃俾剩M(jìn)一步降低功耗。應(yīng)用廣泛：I2C協(xié)議被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備等。它可以用于連接傳感器、存儲(chǔ)器、顯示器、控制器和其他智能設(shè)備，為系統(tǒng)提供高效的數(shù)據(jù)交換和控制能力。

三、IIC可以掛載多少個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備

從設(shè)備數(shù)量IIC總線最多可以掛多少個(gè)設(shè)備由IIC地址決定，8位地址，減去1位廣播地址，是7位地址，2^7=128，但是地址0x00不用，那就是127個(gè)地址，所以理論上可以掛127個(gè)從器件。這只是一個(gè)理論可以掛載從設(shè)備的數(shù)量，掛載從設(shè)備數(shù)量還受到電容的影響。

I2C總線上的每個(gè)設(shè)備都有一定的輸入和輸出電容。當(dāng)總線上連接的設(shè)備數(shù)量增加時(shí)，總線電容的總和也會(huì)增加。這樣，總線的負(fù)載能力和傳輸速度可能會(huì)受到影響。

IIC支持多個(gè)主設(shè)備，但在同一時(shí)刻只能有一個(gè)主設(shè)備處于活動(dòng)狀態(tài)。(主設(shè)備沒(méi)有固定的地址)，當(dāng)一個(gè)主設(shè)備發(fā)起通信時(shí)，它會(huì)控制整個(gè)總線，并與所選的從設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其他主設(shè)備和從設(shè)備會(huì)保持靜默狀態(tài)，直到當(dāng)前的主設(shè)備釋放總線。

一旦當(dāng)前的主設(shè)備完成與從設(shè)備的通信，它將釋放總線，然后其他主設(shè)備可以競(jìng)爭(zhēng)獲取總線控制權(quán)，并選擇與所選的從設(shè)備進(jìn)行通信。這種機(jī)制確保在同一時(shí)刻只有一個(gè)主設(shè)備在總線上工作，避免沖突和數(shù)據(jù)干擾。但是，任何主設(shè)備都有權(quán)利在需要的時(shí)候釋放總線，并允許其他主設(shè)備接管。這種切換主設(shè)備的操作可以在需要時(shí)進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)多主設(shè)備的共享和通信。

四、IIC是全雙工還是半雙工

I2C總線是一種半雙工的，主機(jī)可以向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，然后等待從機(jī)的響應(yīng)，并且這期間從機(jī)不能主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。只有當(dāng)主機(jī)發(fā)送完數(shù)據(jù)并停止傳輸時(shí)，從機(jī)才可以主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。

五、IIC總線空閑狀態(tài)

在I2C總線中，空閑狀態(tài)是指時(shí)鐘線 (SCL) 和數(shù)據(jù)線 (SDA) 都處于高電平狀態(tài)時(shí)的狀態(tài)。在空閑狀態(tài)下，兩條線路都被拉高，并且沒(méi)有任何通信活動(dòng)正在進(jìn)行。

六、IIC主機(jī)如何獲取總線控制權(quán)

發(fā)送Start Bit：主機(jī)設(shè)備發(fā)送Start Bit信號(hào)，這是一個(gè)特殊的位模式，用于指示主機(jī)希望控制總線并啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送Start Bit時(shí)，主機(jī)將SCL保持高電平，而SDA由高電平轉(zhuǎn)為低電平。監(jiān)聽(tīng)總線：主機(jī)設(shè)備釋放SDA線，將其設(shè)置為輸入模式，然后開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)總線，等待仲裁的結(jié)果。仲裁：如果其他主機(jī)設(shè)備也嘗試發(fā)送Start Bit，沖突就會(huì)發(fā)生，所有參與沖突的主機(jī)都會(huì)檢測(cè)到數(shù)據(jù)位不匹配，并放棄繼續(xù)發(fā)送。仲裁通過(guò)硬件自動(dòng)處理，決定哪個(gè)主機(jī)能夠獲得總線控制權(quán)。獲取總線控制權(quán)：仲裁之后，只有一個(gè)主機(jī)設(shè)備會(huì)成功獲得總線控制權(quán)，并繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。它會(huì)根據(jù)I2C協(xié)議規(guī)定的操作步驟發(fā)送地址、數(shù)據(jù)等信息，并等待響應(yīng)。釋放總線：主機(jī)設(shè)備在完成數(shù)據(jù)傳輸后，會(huì)發(fā)送Stop Bit信號(hào)，用于表示傳輸結(jié)束并釋放總線控制權(quán)。發(fā)送Stop Bit時(shí)，主機(jī)將SCL保持高電平，而SDA由低電平轉(zhuǎn)為高電平。

七、IIC總線仲裁

當(dāng)存在多個(gè)主機(jī)設(shè)備連接到I2C總線時(shí)，在某些情況下可能會(huì)發(fā)生總線仲裁。在I2C總線中，多主機(jī)的情況下，每個(gè)主機(jī)都有能力發(fā)送起始位和控制總線的訪問(wèn)。但是，只有一個(gè)主機(jī)可以完整地控制總線并發(fā)送數(shù)據(jù)，其他主機(jī)必須在等待狀態(tài)。當(dāng)多個(gè)主機(jī)同時(shí)嘗試在總線上發(fā)送起始位和地址時(shí)，會(huì)發(fā)生仲裁。仲裁的原理如下：當(dāng)一組主機(jī)（包括當(dāng)前總線上的任何從機(jī)設(shè)備）同時(shí)檢測(cè)到總線空閑，并嘗試發(fā)送起始位和地址時(shí)，它們會(huì)同時(shí)開(kāi)始傳輸。每個(gè)主機(jī)都會(huì)持續(xù)地監(jiān)測(cè)總線上的數(shù)據(jù)位。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)位與總線上的數(shù)據(jù)不一致（有沖突），則主機(jī)會(huì)立即停止發(fā)送，并將數(shù)據(jù)線拉低來(lái)生成一個(gè)應(yīng)答（ACK）信號(hào)。這是一種仲裁信號(hào)，表示當(dāng)前主機(jī)放棄總線控制權(quán)。接著，剩下的主機(jī)會(huì)繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到只有一個(gè)主機(jī)為止。這個(gè)主機(jī)會(huì)完整地控制總線并完成數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)仲裁機(jī)制，I2C總線上的多個(gè)主機(jī)設(shè)備可以在發(fā)生沖突時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)，并確保只有一個(gè)主機(jī)繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了數(shù)據(jù)的沖突和錯(cuò)誤。