為什么是開漏輸出?

I2C協議支持多個主設備與多個從設備在一條總線上，如果不用開漏輸出，而用推挽輸出，會出現主設備之間短路的情況。所以總線一般會使用開漏輸出。

為什么要接上拉電阻?

接上拉電阻是因為I2C通信需要輸出高電平的能力。一般開漏輸出無法輸出高電平，如果在漏極接上拉電阻，則可以進行電平轉換。

I2C由兩條總線SDA和SCL組成。連接到總線的器件的輸出級必須是漏極開路，都通過上拉電阻連接到電源，這樣才能夠實現“線與”功能。當總線空閑時，這兩條線路都是高電平。

上拉電阻阻值怎么確定?

一般IO端口的驅動能力在2mA～4mA量級。

考慮到功耗問題，阻值不能過小

如果上拉阻值過小，VDD灌入端口的電流將較大，功耗會很大，導致端口輸出的低電平值增大(I2C協議規定，端口輸出低電平的最高允許值為0.4V)。故通常上拉電阻應選取不低于1K的電阻(當VDD=3V時，灌入電流不超過3mA)。

考慮到速度問題，阻值不能過大

它取決于上拉電阻和線上電容形成的RC延時，RC延時越大，波形越偏離方波趨向于正弦波，數據讀寫正確的概率就越低，所以上拉電阻不能過大。

I2C總線上的負載電容不能超過400pF。當I2C總線上器件逐漸增多時，總線負載電容也相應增加。當總的負載電容大于400pF時，就不能可靠的工作。這也是I2C的局限性。 建議上拉電阻可選用1.5K，2.2K，4.7K。

I2C總線基本操作

根據I2C總線規范，總線空閑時兩根線都必須為高。假設主設備A需要啟動I2C，他需要在SCL高電平時，將SDA由高電平轉換為低電平作為啟動信號。

主設備A在把SDA拉高后，它需要再檢查一下SDA的電平。為什么? 因為線與，如果主設備A拉高SDA時，已經有其他主設備將SDA拉低了，由于 1 & 0 = 0 那么主設備A在檢查SDA電平時, 會發現不是高電平，而是低電平。說明其他主設備搶占總線的時間比它早，主設備A只能放棄占用總線。如果SDA是高電平，說明主設備A可以占用總線，然后主設備A將SDA拉低，開始通信。

因此，模擬I2C一定要將GPIO端口設置為開漏輸出并加上拉電阻。

審核編輯：湯梓紅