飞利浦I2C总线产品简介

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1、飞利浦I2C总线产品简介IntroductiontoPhilipsI2CBus飞利浦半导体I2C总线简介I2C（集成电路间互连总线）是由飞利浦公司于上世纪80年代早期开发的。它是一个简单的两线总线，包括一条数据线和一条时钟线。目前I2C已经成为重要的全球业界标准，被所有主要的IC厂商所认同和使用。它具有多种机功能和仲裁特性，采用主控-伺服通讯方式，通常在某一时刻，只有两个器件进行通信，广播呼叫例外，此种情形下伺服设备可充当伺服接收机或伺服发射机使用。I2C是低数据速率方式，用于短距离用途。目前的I2C指标显示，它的速度可以做到100kHz、400kHz和3.4MHz，不过还没有出现3.4

2、MHz的产品。400kHz产品是经过了很长一段时间才变得普及，3.4MHz走向应用尚需时间。这里将主要讨论100kHz、400kHz产品。I2C没有规定的电缆长度，唯一的限制是I2C总线规范，它规定I2C的最大电容是400pF，现在通过使用缓冲器如P82B96可以延长总线的距离。所有的I2C硬件架构均为漏极开路或集电极开路设计，具有上拉电阻。上拉电阻的值为2-10千欧，它们不超过I2C规范中3mA反向电流的规定和上升时间的规定。大多数飞利浦伺服设备的SCL上没有下拉电阻。有一点特别重要，即设备的最大输入电容是10pF。I2C总线与其它总线如UART、CAN、USB、SPI相比，在性能上各

3、有千秋，I2C的优点是它非常简单，如在一个微控制器上使用两个插脚来产生I2C。I2C得到应用的时间比较长，为众多工程师所了解，也有着大量的产品系列支持。I2C技术及产品介绍飞利浦I2C器件飞利浦拥有一系列的新器件用来克服规范指标上的限制，以扩展I2C使用。I2C总线的主要局限是它的7位地址，通过使用飞利浦的I2C多路复用器，可以在一条总线上使用具有相同地址的相同设备。多路复用器允许应用工程师将主I2C总线动态划分为几个子分支，以解决I2C地址冲突。如果在一个系统中有两个具有相同I2C地址的设备，显然造成系统问题。这时在系统中放置一个多路复用器，便可以使得主控者选择希望交谈的设备。在系统要

4、求超过400pF限制的情况下，上升时间信号将超过I2C规范，这时也可以使用一个多路复用器或开关来克服这个限制。它可以做到动态分配主I2C总线给子分支，它可以编程，并可使用不止一个多路复用器。其局限是所有的子分支不能在相同时间内编址。如做一个500pF总线上通讯的主控设备，这里则需要改变总线，使其改变最大400pF的指标。放一个多路复用器进去，它将总线分成两个下行200pF线加一个100pF的上行总线。这种情形下的另一种潜在解决方案是使用I2C总线转发器或网络集线器。飞利浦的这类产品包括PCA8515A、PCA9516A等。I2C总线延伸器用来延长电缆的距离，其主要性能为：双绞线85kHz

5、下50米到31kHz下的1000米；超过400kHz为短距离，约10米。飞利浦这类产品有P82B715，P82B96。飞利浦的I2C开关可以用来协调同一总线的不同I2C逻辑电平。假设有一些设备在5V下工作，有一些设备在3V或4V下工作，有一个主控者在2.7V下工作，这时便可以使用一个I2C开关对所有设备进行透明地对话。飞利浦这类产品有PCA954xx系列和GTL2000系列。当需要在同一总线上同时使用100kHz、400kHz的设备时，可以使用一个I2C总线转发器，将两种设备隔离在两侧，使它们分别按自己的频率工作。飞利浦这类产品有PC9515A。飞利浦的I2C总线微控制器可用于与微控制器

6、的并行端口进行接口，以开发两主控者应用。这方面飞利浦的产品有PCF8584和PCA9564。PCF8584产品已发布较长时间。PCA9564为更新的产品。飞利浦I2C器件应用使用飞利浦I2C新器件可以使I2C总线更稳固或故障更少。它的主要应用方面包括：（1）隔离有故障的伺服设备。用I2C开关将I2C总线分割为几个分支，在有总线挂起时，可将其隔离。这对高可靠性应用尤为重要。（2）在同一总线使用一个主控者和一个备份的主控者，或是在一个总线上使用两个主控者，这种应用主要存在于高端服务器。这种情况下可以采用一个I2C主控选择器，这样可以使用两个独立的主控者控制总线，不会有故障或系统讹误，完全从总

7、线上进行隔离。（3）如果要做到将一种插卡实时插入系统而不影响I2C总线上的数据或损坏设备，可使用I2C热交换总线缓冲器，用它来检测总线闲置状态，隔离电容，防止SDA、SCL线上的脉冲干扰。I2C器件应用案例I2C器件的典型应用为：蜂窝电话、PDA、笔记本电脑、数码相机、便携式测试设备、服务器、cPCI和AdvancedTCA等。如在蜂窝电话中，有用户希望加入GPIO、LED闪光灯等，I2C是连接两种功能的很好的解决方案(图1)。此类