开漏（硬件必备(一)IIC通信为什么要开漏输出）

IIC作为硬件领域微控制器与外围电路之间通信使用最多的通信方式，作为硬件工程师，需要更加深入的了解，才能在面试硬件工程师岗位上游刃有余。网上一大堆讲解IIC通信知识，都比较基础，这里我就不多做介绍了，下面为大家深入介绍下IIC通信。

1、IIC为什么要开漏输出？

在说这个问题之前，我们先了解下IIC的具体功能和硬件引脚：

IIC硬件结构

IIC硬件引脚及功能（通常IIC通信只需要三根线，包括GND）：

接下来，进入正题，IIC为什么要开漏输出

GPIO输出配置

GPIO输入配置

上图中微控制器GPIO输出一般有两种模式：推挽输出和开漏输出，其中推挽输出有两种输出状态：高电平或低电平，开漏输出有两种状态：低电平或高阻态。如果GPIO需要做输入，那么一定不允许高电平或低电平强输出的存在，这样才能准确判断输入信号的电平状态。

那么如果一个引脚需要同时具有输入输出功能，就需要输入的时候能作为高阻态，尽量不影响输入信号，需要输出的时候需要输出高低电平两种状态，所以IIC的SDA引脚需要开漏输出再加上外部上拉电阻实现高低电平输出。如果是推挽输出，只有强制高低电平两种状态，那么在作为输入的时候，其状态也一直维持之前输出配置的状态，输入信号就没意义。

所以通过上面的分析来看，IIC通信的SCL引脚可以配置为推挽输出，因为他是单向传输（只是从主机传到从机），但是SDA必须配置为开漏输出，因为他是双向传输，需要同时具备输入输出的功能。

2、IIC为什么需要上拉

前面也讲述了IIC的配置，需要配置为开漏输出，下图中，开漏输出只有两种状态：低电平和高阻态，要正常工作，需要同时具备高低电平输出能力，那么就需要上拉电阻配合输出高低电平，所以IIC一般都需要上拉电阻。

IIC的上拉电阻一般有三种选择1.5K，2.2K，4.7K， 电阻的大小对IIC的时序有一定影响，对信号的上升时间和下降时间也有影响。

I2C上拉电阻确定有一个计算公式：

Rmin＝{Vdd(min)-0.4V}/3mA

Rmax=(T/0.874) *c, T=1us 100KHz, T=0.3us 400KHz

C是Bus capacitance，IIC通信速率达到400KHz总线电容一般小于200pF，IIC通信速率达到100KHz总线电容一般小于400pF。

Rp最大值由总线最大容限（Cbmax)决定,Rp最小值由Vio与上拉驱动电流 （一般最大3mA）决定。

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