聊聊I2C总线上拉电阻

I2C总线上的上拉电阻的解析

首先我们来聊聊，为啥I2C总线的SCL,SDA需要接上拉电阻？这个电阻有啥作用？选多大的电阻合适？

1）上拉电阻的作用

我们看I2C的内部框架可以知道，I2C是开漏输出的，I2C总线协议支持多主多从，若不是开漏输出的话，可能会出现别的问题，比如若使用推挽输出，会出现主设备之间短路的情况，所以一般总线会用开漏输出。开漏输出的话，若想实现输出高电平，就必须接上拉电阻来实现，通过上拉电阻接到电源，可实现"线与"功能，且总线空闲时，SCL,SDA这两条线可以高电平。电路大概如下：

2）阻值的选择

我们都知道一般IO口的驱动能力一般在2mA~4mA左右，若阻值太小，电源VCC灌入端口的电流较大，功耗会较大，导致端口输出的低电平值增大;而实际I2C协议规定，端口输出的低电平不能大于0.4V。若VCC=3.3V，灌入电流约3mA左右时，上拉电阻要选择≥1KΩ的电阻。但是阻值不能选太大，若电阻过大，可能导致RC延时增大，波形会偏离方波，甚至会偏向正弦波，数据读写可能会不正确，且会影响读写的速度。一般上拉电阻选用1.5K~4.7K。

3）I2C总线负载电容

I2C总线协议规定负载电容不能超过400pF;当I2C总线上器件增多时，总线的负载电容也会越来越大，，当总线的负载电容超过400pf时，可能会出现工作异常。

I2C总线工作的基本原理：当总线空闲时两根线均为高电平，假设主设备B需要启动I2C，它需要在SCL为高电平时，将SDA由高转低时作为启动信号，主设备B拉高SDA后需要检查下SDA电平，因线与，可能有其他设备拉低SDA，说明有其他设备抢占总线比它早，主设备B只能放弃使用总线，若SDA为高电平，说明主设备B可以使用总线，可以将SDA拉低来进行通信。

审核编辑：汤梓红