I²C

I²C (Inter-Integrated Circuit) Philips tarafından geliştirilmiş, düşük hızlı çevre birimlerini anakart, gömülü sistem ya da cep telefonu'na bağlamak için kullanılan toprağa referanslı, çok denetleyicili bir seri veri yoludur. 1990'ların ortasından beri Siemens (sonrasında Infineon Technologies), NEC, STMicroelectronics (öncesinde SGS-Thomson), Motorola (sonrasında Freescale Semiconductor), Intersil gibi pek çok firma NXP (öncesinde Philips Semiconductor Division) I²C-sistem standartıyla tam uyumlu ürünler piyasaya sürmüşlerdir.

1 Ekim 2006 itibarıyla ürünlerinde I²C protokolünü kullanmak isteyen firmalar için lisans ücreti ödeme zorunluluğu ortadan kalkmıştır, ancak NXP tarafından tahsis edilen I²C bağımlı birim adresine sahip olabilmek halen ücrete tabidir.

SMBus I²C'nin daha katı elektriksel ve protokol sınırlamaları tanımlayan bir alt kümesidir. SMBus'ın bir amacı dayanıklılık ve karşılıklı çalışabilirliği artırmaktır. Bu sebepten modern I²C sistemleri SMBus kural ve prensiplerini içermektedirler ve pratikte bu iki standart arasındaki ayrım genellikle çok belirgin değildir.

Tasarım

Bir denetleyici (mikroişlemci), üç adet bağımlı birim (bir ADC, bir DAC ve bir mikroişlemci) ile pull-up dirençlerinden (R_p) oluşan örnek bir I²C veriyolu

I²C pull-up dirençleriyle pozitif beslemeye bağlanmış iki adet çift yönlü open-drain sinyal hattı kullanır (Serial Data Line(SDA) ve Serial Clock (SCL)). Daha düşük ya da yüksek besleme gerilimlerine de izin verilmekle birlikte tipik olarak kullanılan besleme değerleri +5 V ya da +3.3 V'tur.

I²C referans tasarımında 16 adet özel amaçlı adres içeren 7-bit adres bölgesi mevcuttur, dolayısıyla aynı veriyolu üzerinden en fazla 112 adet birim birbiriyle haberleşebilir. Sık kullanılan I²C veriyolu hızları 100 kbit/s standart mod ve 10 kbit/s low-speed modu dur, ancak isteğe bağlı olarak daha düşük saat frekanslarına da izin verilmektedir.

Son I²C sürümleri daha fazla birime daha hızlı olarak hizmet verebilmektedir (400 kbit/s Fast mode, 1 Mbit/s Fast mode plus ya da Fm+ ve 3.4 Mbit/s Yüksek Hızlı Mod). Bu hızlar PC'lerden ziyade gömülü sistemlerde kullanılmaktadır. Ayrıca 10-bit adresleme modu gibi diğer özellikler de mevcuttur.

Belirtilen bit oranları denetleyici ile bağımlı birim arasında saat sıkıştırması ya da ilave donanım gecikmesi harici mesajlaşmalar için tanımlanmıştır. İlave protokol yükü bir bağımlı birim adresi ve muhtemelen bir kütük adresi yanında her bir bayt için ACK/NACK bitleri ihtiva etmektedir. Sonuç olarak gerçek veri transfer hızları yukarıda belirtilen tepe değerlerinden düşük olmaktadır. Örneğin, eğer bir bağımlı birimle yapılan her mesajlaşmanın sadece 1 bayt transferi ile sınırlı olduğu etkin olmayan bir protokolde gerçek veri aktarım hızı bit oranı tepe değerinin yarısından az olacaktır.

Maksimum bağımlı birim sayısı adres bölgesi boyutu ve ayrıca pratik iletişim uzaklığını birkaç metre ile limitleyen 400 pF 'lık toplam veriyolu kapasitansı ile sınırlıdır.