我相信互聯網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協議時，我首先尋求互聯網搜索引擎獲得幫助。我的搜索給出如下響應：內部集成電路（I2C）協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）或專用集成電路（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議。一條線專用于數據傳輸，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，就像數據包將從主設備（處理器、MCU、ASIC）傳輸到外圍設備（溫度傳感器、濕度傳感器及其它設備）。

那I2C到底是什么呢……現在，為什么要使用它？I2C可以在同一總線上輕松實現多個外設 - 例如，使用各種傳感器來監視服務器的溫度。I2C協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樹狀圖的產品組合可以分為三個功能，如圖1所示：緩沖轉換器、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

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緩沖轉換器可以幫助您。例如，如果您發現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需求，例如通道數、復位引腳和電平轉換。

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生沖突。如果系統在同一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，互聯網搜索將會告訴您，I2C使系統設計人員能夠輕松實現魯棒的系統控制。這一協議不僅有用，而且還具有很多設備功能，可令您的系統受益。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，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