I2C 是一種同步、多主、多從串行接口，允許微芯片相互通信。作為一種漏極開路/集電極開路通信標準，I2C 允許集成電路 (IC) 即使在使用不同的電壓軌時也能進行通信。　　
　　I2C 標準的四種速度
　　I2C 標準中有四種運行速度： 
　　標準模式：100kHz
　　快速模式：400 kHz
　　快速模式加：1 MHz
　　高速模式：3.4 MHz 　　
　　I2C 總線：串行數(shù)據(jù)和串行時鐘
　　I2C 總線使用兩條線——串行數(shù)據(jù) (SDA) 和串行時鐘 (SCL)——所有 I2C 主設(shè)備和從設(shè)備僅通過這兩條線連接。每個設(shè)備既可以是發(fā)送器，也可以是接收器。
　　SDA 和SCL 信號都是雙向的。每個器件的 SDA 和 SCL 引腳都是漏極開路引腳。它們連接有上拉電阻以獲得邏輯1。邏輯1取決于電源電壓；沒有標準總線電壓。 　
　　I2C 單元結(jié)構(gòu)
　　讓我們討論一下 IC 中集成的 I2C I/O 單元結(jié)構(gòu)。I2C I/O 單元結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。

　　

　　圖 1. I2C I/O 驅(qū)動器框圖　　
　　TX 塊在發(fā)送時間幀中啟用，而 RX 塊在接收時間幀中啟用。
　　VDD1 和 VDD2 是主設(shè)備和從設(shè)備工作的兩個不同電壓軌。VDD1 是芯片內(nèi)部操作的電源，VDD2 是外部系統(tǒng)使用的電源電壓。為了支持不同的電壓軌，需要一個電平轉(zhuǎn)換器將信號從一種電源電壓轉(zhuǎn)換為另一種電源電壓。

　　發(fā)射機電路框圖如圖2所示?！　?br>　　發(fā)射機框圖
　　圖 2.發(fā)送器框圖　　
　　A 是在 SDA/SCL 引腳上發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。TLZ 是 VDD1 掉電期間的三態(tài)控制。TZ 從 VDD1 電平轉(zhuǎn)換至 VDD2，以啟用 A_OUT 的輸出開漏緩沖器。
　　如果 VDD1 在系統(tǒng)運行期間有意或無意地斷電，而 VDD2 仍然有效，則 TZ 使能信號變低或大部分處于不確定狀態(tài)。這可以使能輸出緩沖器到A_OUT。
　　TLZ 信號用作故障安全機制。TLZ 在斷電期間被拉低，從而將 TZ 信號拉高。此時，輸出緩沖區(qū)不再啟用。當 VDD1 掉電時，開漏緩沖器將處于三態(tài)狀態(tài)。
　　要了解有關(guān)使用 I2C 緩沖區(qū)的用例、優(yōu)點和應(yīng)用的更多信息，請查看 AAC 關(guān)于何時使用 I2C 緩沖區(qū)的技術(shù)文章。
　　
　　接收器框圖
　　圖 3.接收器框圖　
　　接收器電路由 RX_EN 信號啟用。TLZ 具有與發(fā)送器塊中相同的功能。HSMODE 信號啟用高速模式。
　　RX_EN 信號從 VDD1 電平轉(zhuǎn)換為 VDD2，以啟用接收 Y_IN 信號的緩沖器。然后，電平移位器將緩沖的 Y_IN 信號移位至 VDD1 電壓軌。
　　　使用毛刺濾波器
　　I2C 信號容易受到噪聲和干擾。因此，您需要一個毛刺濾波器來濾除所有不需要的毛刺并只允許有效信號通過。在標準/快速模式下，<= 50ns 的毛刺被抑制。在高速模式下，<= 10ns 的毛刺受到抑制。 
　　毛刺濾波器設(shè)計如圖 4 所示，時序圖如圖 5 所示。　　　圖 4.毛刺濾波器設(shè)計

　　　　毛刺濾波器時序圖

　　圖 5.毛刺濾波器時序圖　　
　　RC 時間常數(shù)延遲傳遞信號并抑制任何毛刺。R1、C1、R2、C2 組合決定了要抑制的毛刺脈沖寬度。根據(jù) I2C 規(guī)范，接收器應(yīng)能夠在標準和快速模式下抑制 <= 50ns 的毛刺脈沖，在高速模式下抑制 <= 10ns 的毛刺脈沖。 
　　毛刺濾波器的輸出信號經(jīng)過緩沖并由 IC 進行處理以供進一步操作?！?br>　　開漏配置中的上拉電阻
　　I2C 線路上的輸出緩沖器采用開漏配置，我們將在有關(guān) I2C 總線所需硬件的文章中進一步詳細討論這一點。任何 I2C 設(shè)備只能將這些 I2C 線路驅(qū)動為低電平或?qū)⑺鼈冎糜谌龖B(tài)。為了獲得邏輯高電平，需要上拉電阻在三態(tài)條件下將它們拉至電壓軌。
　　當器件驅(qū)動為低電平時，這些上拉電阻通過 NMOS 汲取電流，如圖 6 所示。

　　圖 6.開漏配置 　
　　上升時間取決于上拉電阻和寄生電容時間常數(shù)，并且通常比下降時間長，因為下降是由器件（即NMOS）驅(qū)動的。因此，不同的操作速度需要不同的上拉電阻。
　　有關(guān)上拉電阻和電容負載的更多信息，請查看我們關(guān)于電容和電阻的 I2C 數(shù)學的文章。