1、為什么采用漏極開路？

????????首先，連接到 I2C 上的設(shè)備是開漏輸出的。以漏極開漏輸出（OD）為例，是指將輸出級(jí)電路結(jié)構(gòu)改為一個(gè)漏極開路輸出的 MOS 管。這樣做的好處在于：

• 防止短路。
• 可以實(shí)現(xiàn)“線與”邏輯，可以減少一個(gè)與門的使用，簡化電路。

結(jié)論：I2C支持多個(gè)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備連接在同一根總線上，如果不開漏輸出，會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

2、為什么要加上拉電阻？

但是，采用開漏輸出時(shí)，如果沒有上拉電阻的存在，只能輸出低電位，無法輸出高點(diǎn)位。

結(jié)論：連接上拉電阻后，才可以輸出高電位。

在驗(yàn)證 I2C 接口時(shí)，我們同樣要對(duì)上拉電阻做處理。如下：以從端驅(qū)動(dòng) SDA 和 SCL 為例

從端對(duì)SDA/SCL線的驅(qū)動(dòng)：

assign SCL = scl_slave === 0 ? 1'b0 : 1'bz ;
assign SDA = sda_slave === 0 ? 1'b0 : 1'bz ;

也就是說：

• 當(dāng)從端驅(qū)動(dòng) SDA/SCL 為低（0）時(shí)，從端會(huì)直接給 SDA/SCL 一個(gè)0值；
• 如果從端驅(qū)動(dòng) SDA/SCL 不為低（0）時(shí)，從端會(huì)給 SDA/SCL 一個(gè)高阻態(tài)值。

為什么是高阻態(tài)？而不是直接給高電位（1）呢？

因?yàn)楦咦钁B(tài)是一個(gè)無效驅(qū)動(dòng)，而高電位（1）是一個(gè)有效驅(qū)動(dòng)，如果置為1會(huì)跟其他的驅(qū)動(dòng)源造成多驅(qū)動(dòng)沖突。為了避免多重驅(qū)動(dòng)的問題，當(dāng) Slave 或者 Master 不打算驅(qū)動(dòng)任何一根線時(shí)（SDA/SCL），那必須把 SDA/SCL 給一個(gè)高阻態(tài)（z）值。

經(jīng)過上拉處理：

如果在整個(gè)總線上，master 和 slave 都沒有給 SDA/SCL 一個(gè)有效驅(qū)動(dòng)（即低電位），會(huì)通過上拉電阻將 SCL/SDA置為高電位（1）。

注意：這個(gè)給的高電位（1）是一個(gè)弱信號(hào)，可以防止形成多驅(qū)動(dòng)源造成沖突。

assign (week0,week1) SCL = enable_pullup_registor ? 1: 0;
assign (week0,week1) SDA = enable_pullup_registor ? 1: 0;

舉個(gè)例子：

I2C支持多主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備，下面 master1 給 slave1 發(fā)送一個(gè)從地址（0110 011），master2 給 slave2 發(fā)送一個(gè)從地址（0110 001），

解釋上圖中的例子：

• 當(dāng) master1 發(fā)送最后一個(gè)R/W位 = 0 時(shí)，此時(shí)，會(huì)直接將SDA線拉低，slave1 可以看到SDA線為低。
• 當(dāng) master2 發(fā)送最后一個(gè)R/W位 = 1 時(shí)，此時(shí)，master2 會(huì)給 SDA一個(gè)高阻值（Z），表明 master1 不對(duì)總線SDA做驅(qū)動(dòng)，此時(shí)上拉電阻會(huì)將SDA信號(hào)線置為1（弱信號(hào)），slave2 看到的是SDA為高。

3、為什么要線與？? ? ??

????????現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道了 I2C 為什么要漏極開路和添加上拉電阻的目的了，那么又為什么要線與？I2C 支持多個(gè)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備連接在同一根總線上，如果多個(gè)設(shè)備同時(shí)占用總線，怎么判斷誰先占用總線呢？所以就需要一種仲裁機(jī)制。I2C 沒有 Arbiter 直接的來處理仲裁，而是通過線與的邏輯實(shí)現(xiàn)仲裁。

仲裁過程：當(dāng)主設(shè)備A準(zhǔn)備占用I2C時(shí)，需要在SCL為高時(shí)，將SDA拉高，再拉低，滿足一個(gè)啟動(dòng)條件。當(dāng)主設(shè)備A將SDA拉高后，需要檢查SDA的電平：

• 如果此時(shí)SDA電平為高，說明主設(shè)備可以占用總線，然后主設(shè)備A會(huì)將SDA拉低，一次滿足啟動(dòng)條件，開始傳輸；
• 如果此時(shí)SDA電平為低，說明總線已經(jīng)被其他設(shè)備占用，主設(shè)備A會(huì)退出。

為什么SDA為低，就是被其他設(shè)備占用了呢？
因?yàn)榫€與邏輯的存在。只有總線上有其他的設(shè)備將SDA置為0，線與后，SDA線的電平為0。主設(shè)備A檢查SDA線的電平時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)為低電平。所以仲裁時(shí)，哪個(gè)設(shè)備更早地將SDA線拉低，誰就搶占了優(yōu)先權(quán)。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-491948.html

4、總結(jié)全文

• 漏極開路是為了防止I2C上連接多個(gè)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備時(shí)出現(xiàn)短路；
• 上拉電阻的存在是為了在使用漏極開路之后，可以輸出高電平；
• “線與”是為了在多個(gè)主設(shè)備同時(shí)占用總線時(shí)，具有仲裁的能力。
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到了這里，關(guān)于I2C中為什么線與？為什么要有上拉電阻？的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！