IIC面試問題匯總

一、IIC需要幾根線分別是什么線

I2C通信協(xié)議需要兩根線來進行傳輸，分別是SDA和SCL。這兩根線是通過總線結構連接各個設備，并在設備之間進行數(shù)據(jù)和時鐘信號的交互。SDA（串行數(shù)據(jù)線）：SDA線被用于在設備之間傳輸數(shù)據(jù)。它是一個雙向線路，在通信中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)位。每個設備都通過開漏輸出或三態(tài)緩沖器連接到SDA線，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。SCL（串行時鐘線）：SCL線是用于設備之間同步傳輸數(shù)據(jù)的時鐘信號線。它由主設備控制，通過在SCL線上產(chǎn)生脈沖信號來同步數(shù)據(jù)傳輸。所有設備都在SCL上接收和解析來自主設備的時鐘信號?？偨Y起來，I2C通信協(xié)議只需要兩根線：SDA用于數(shù)據(jù)傳輸，SCL用于時鐘同步。這種簡潔的連接方式使得I2C在多個設備之間進行通信變得非常方便和可靠。

二、IIC優(yōu)勢

簡單且靈活：I2C僅需要兩根線（SDA和SCL）來進行通信，使得硬件連接和布線變得簡單。通過設備地址的選擇，可以連接多個設備到同一個總線上，提供了更大的系統(tǒng)靈活性?？煽啃愿撸篒2C協(xié)議采用了主從架構，由主設備控制總線上的數(shù)據(jù)傳輸。主設備協(xié)調(diào)和同步設備之間的通信，避免了設備之間的沖突。此外，I2C協(xié)議支持差分傳輸和硬件確認，提供了數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。多設備支持：通過I2C協(xié)議，可以連接多個設備到同一個總線上。每個設備都有唯一的地址，主設備可以通過指定地址來選擇與之通信的設備。這種架構適用于實現(xiàn)多個設備之間的數(shù)據(jù)交換和控制。低功耗：I2C在基本模式下使用了開漏輸出結構，使得設備在非活動狀態(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?shù)乃俾剩M一步降低功耗。應用廣泛：I2C協(xié)議被廣泛應用于各種領域，如消費電子產(chǎn)品、工業(yè)自動化、醫(yī)療設備等。它可以用于連接傳感器、存儲器、顯示器、控制器和其他智能設備，為系統(tǒng)提供高效的數(shù)據(jù)交換和控制能力。

三、IIC可以掛載多少個從設備，主設備

從設備數(shù)量IIC總線最多可以掛多少個設備由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個地址，所以理論上可以掛127個從器件。這只是一個理論可以掛載從設備的數(shù)量，掛載從設備數(shù)量還受到電容的影響。

I2C總線上的每個設備都有一定的輸入和輸出電容。當總線上連接的設備數(shù)量增加時，總線電容的總和也會增加。這樣，總線的負載能力和傳輸速度可能會受到影響。

IIC支持多個主設備，但在同一時刻只能有一個主設備處于活動狀態(tài)。(主設備沒有固定的地址)，當一個主設備發(fā)起通信時，它會控制整個總線，并與所選的從設備進行數(shù)據(jù)交換。其他主設備和從設備會保持靜默狀態(tài)，直到當前的主設備釋放總線。

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

四、IIC是全雙工還是半雙工

I2C總線是一種半雙工的，主機可以向從機發(fā)送數(shù)據(jù)，然后等待從機的響應，并且這期間從機不能主動發(fā)送數(shù)據(jù)。只有當主機發(fā)送完數(shù)據(jù)并停止傳輸時，從機才可以主動發(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)是指時鐘線 (SCL) 和數(shù)據(jù)線 (SDA) 都處于高電平狀態(tài)時的狀態(tài)。在空閑狀態(tài)下，兩條線路都被拉高，并且沒有任何通信活動正在進行。

六、IIC主機如何獲取總線控制權

發(fā)送Start Bit：主機設備發(fā)送Start Bit信號，這是一個特殊的位模式，用于指示主機希望控制總線并啟動數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送Start Bit時，主機將SCL保持高電平，而SDA由高電平轉為低電平。監(jiān)聽總線：主機設備釋放SDA線，將其設置為輸入模式，然后開始監(jiān)聽總線，等待仲裁的結果。仲裁：如果其他主機設備也嘗試發(fā)送Start Bit，沖突就會發(fā)生，所有參與沖突的主機都會檢測到數(shù)據(jù)位不匹配，并放棄繼續(xù)發(fā)送。仲裁通過硬件自動處理，決定哪個主機能夠獲得總線控制權。獲取總線控制權：仲裁之后，只有一個主機設備會成功獲得總線控制權，并繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。它會根據(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。釋放總線：主機設備在完成數(shù)據(jù)傳輸后，會發(fā)送Stop Bit信號，用于表示傳輸結束并釋放總線控制權。發(fā)送Stop Bit時，主機將SCL保持高電平，而SDA由低電平轉為高電平。

七、IIC總線仲裁

當存在多個主機設備連接到I2C總線時，在某些情況下可能會發(fā)生總線仲裁。在I2C總線中，多主機的情況下，每個主機都有能力發(fā)送起始位和控制總線的訪問。但是，只有一個主機可以完整地控制總線并發(fā)送數(shù)據(jù)，其他主機必須在等待狀態(tài)。當多個主機同時嘗試在總線上發(fā)送起始位和地址時，會發(fā)生仲裁。仲裁的原理如下：當一組主機（包括當前總線上的任何從機設備）同時檢測到總線空閑，并嘗試發(fā)送起始位和地址時，它們會同時開始傳輸。每個主機都會持續(xù)地監(jiān)測總線上的數(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），則主機會立即停止發(fā)送，并將數(shù)據(jù)線拉低來生成一個應答（ACK）信號。這是一種仲裁信號，表示當前主機放棄總線控制權。接著，剩下的主機會繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到只有一個主機為止。這個主機會完整地控制總線并完成數(shù)據(jù)傳輸。通過仲裁機制，I2C總線上的多個主機設備可以在發(fā)生沖突時進行協(xié)調(diào)，并確保只有一個主機繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了數(shù)據(jù)的沖突和錯誤。