I2C和UART的区别

I2C，又叫IIC。标准写法应当是I2C，读作“I方C”。

两根线、双向传输数据、一对多传输数据、速度不快、通用性很强。

适用场景：各种传感器、小IC、小MCU等。控制指令和小数据量的传输

说到两根线的数据传输方式，大家可能会对串口（UART）最熟悉，TX、RX两根线即可传输数据，常用的跑到115200bps的速度毫无问题。

那么为什么还需要I2C这样的同样是两根线的传输方式呢？

I2C能够1对多，UART只能1对1。因此I2C又叫I2C总线。

I2C接口能够用软件模拟来扩充接口，UART则不行。

I2C接口带有同步时钟，对时钟稳定性要求远没有UART那么高。

由此可见，I2C存在的最大原因在于简单且灵活性高。

例如一个主控要接5个外设，但是通常的主控都不可能有5个UART口。如果用UART就需要硬件扩展。

但是用I2C的话，只需要1组I2C接口即可。即使没有硬件I2C接口，也可以有软件模拟I2C的源代码可以调用。（I2C源码网上随便就可以搜到很多）。嵌入式开发初学者都可以在一周之内自己独立写一套出来。

I2C使用范例

单独输出传输

这个没什么好讲的，硬件连好了，软件配置好了，数据就可以顺利传输了。

这种连接方式，仅限于CPU需要控制外设，而外设永远不会自己主动发数据给CPU的情况。如果外设需要主动要求发数据个CPU，需要采用下面一种方式。

带中断的数据传输

为什么要加中断？

I2C只能由CPU（主机）去找外设（从机）索取数据，外设不能主动发送数据给CPU。

但是CPU不能定期去问外设“你有没有数据要发给我？”，这样耗CPU的计算资源，也耗电，且无法进入睡眠状态。

因此需要外设有办法通知CPU，“我有数据要发了”。I2C配合的中断信号就是这个作用。外设有数据要发了，先发个中断给CPU，CPU再来通过I2C读取外设想要发过来的数据。

对于低功耗应用的场景、能够触发的外设场景，都需要这么来设计。例如电容触摸屏，平时CPU是休眠的，点击一下就唤醒系统。再例如G-Sensor运动传感器，一旦被晃动了就唤醒CPU。

一个控制多个设备：

如何一对多？

一根I2C总线上挂载多个设备，那么岂不是CPU发个什么数据，所有的外设都可以看得到？

是的，就这样子的。只不过CPU先会发一个地址，所有的外设都会收到这个地址。这个地址就好比外设的名字。叫了你了，你就答应，没叫你就别答应。

地址总共能有127个，不同的I2C接口的外设的地址通常是不会重复的。

对于如果我需要在一根I2C总线上挂载多个相同的外设呢？例如上面的一组I2C控制几个灯控IC。这种情况下，IC厂家通常都会未卜先知，知道大家可能会一口气用好几个，在IC上预留地址脚，通过不同的拉高和拉低的状态，把设备的I2C的地址配置成不同的值。

通过地址选择脚，选择不同的I2C地址

I2C协议简单介绍

讲了，这么多，硬件工程师们知道什么是I2C以及怎么使用了，但是还是不能愉快的和软件工程师交流，因为还不知道传输的详情。

I2C时序图

具体的I2C工作时序，记住这么几条就可以理解了：

只能由主机（Master）发起数据传输请求，从机（Slave）只能被动响应。

通常MCU是主机，外围设备是从机。

主机和从机都不说话的时候，两根线都是高电平。（被外部上拉电阻拉高的）

主机先发送地址（Address），I2C上挂载的所有的设备都会收到这个地址，只有这个地址和自己的地址一致，才会响应（ACK）。

主机发送地址的时候顺带还会说本次操作是读还是写（RW）。从机收到这个读写信号，如果是读，从机就准备好要被读取的数据等着主机来读，如果是写，从机就做好接收数据的准备。

从机响应了，主机才会继续发数据。如果没有人响应，要么是从设备都挂了，要么是地址不对，总之就是有问题。

如果上面的都ok了，接下来就是按部就班的传输数据了。