I²C neboli Inter-Integrated Circuit je synchronní sériová komunikační sběrnice. Byla založena v roce 1982 společností Philips Semiconductor (nyní nizozemská společnost NXP Semiconductors). Široce se používá při připojování méně rychlých periferních obvodů k procesorům a mikrokontrolérům pro komunikaci na krátkou vzdálenost, zejména uvnitř desky. Případně I²C seněkdy píše jako I2C (I-two-C) nebo IIC.
V počítačové architektuře je sběrnice nebo bus (zkratka z latinského omnibus) komunikační systém, který přenáší data mezi komponentami v rámci počítače nebo mezi počítači navzájem. Tento výraz zahrnuje všechny související hardwarové komponenty – například kabel nebo optické vlákno – a software včetně protokolů.
První počítačové sběrnice byly paralelní elektrické vodiče s několika hardwarovými připojeními, ale nyní se tento termín používá pro jakýkoli fyzický obvod, který plní stejnou logickou funkci jako paralelní elektrická sběrnice. Moderní počítačové sběrnice mohou využívat paralelní i sériové připojení a mohou být zapojeny v topologii multidrop (kdy jsou všechny komponenty zapojeny do elektrického obvodu) nebo řetězce, případně mohou být připojeny prostřednictvím přepínaných rozbočovačů, jako je tomu v případě USB.
Sběrnice v minulosti a současnosti
První počítače obsahovaly vestavěný procesor s elektronkami, magnetický buben jako hlavní paměť a děrnou pásku a tiskárnu pro čtení a zápis dat. Moderní systémy jsou obvykle vybaveny vícejádrovým procesorem, pamětí DDR4 SDRAM, diskem pro sekundární ukládání dat, grafickou kartou a displejem LCD a konečně: myší a klávesnicí pro interakci a připojením WiFi. V obou případech přenášejí data mezi všemi těmito zařízeními počítačové sběrnice v té či oné podobě.
Ve většině tradičních počítačových architektur jsou procesor a operační paměť úzce propojeny. Mikroprocesor je obvykle jeden čip, který má na svých vývodech řadu elektrických spojů, jimiž lze vybrat “adresu” v hlavní paměti, a další sadu vývodů pro čtení a zápis dat uložených na tomto místě. Ve většině případů sdílejí procesor a paměť společné signalizační vlastnosti a pracují synchronně. Sběrnice spojující procesor a paměť je jedním z určujících prvků systému a často se označuje jednoduše jako systémová sběrnice.
Vyvinutý na počátku 80. let 20. století. Standard I2C měl přenosovou rychlost 100 kb/s a 7bitový adresní prostor. Podívejme se na něj blíže.
I2C - úvod
Od poloviny 90. let se na trhu objevilo několik konkurentů, například Siemens (později vyčleněný z Infineon Technologies, nyní výzkumná divize Intel Mobile Communications), NEC, Texas Instruments, STMicroelectronics (dříve SGS-Thomson), Motorola (později Freescale, nyní sloučený s NXP), Nordic Semiconductor a Intersil. kompatibilní produkty I2C. Sběrnice SMBus (System Management Bus), definovaná společností Intel v roce 1995, je podmnožinou sběrnice I2C s přísnějším použitím. Moderní systémy I2C zahrnují některá pravidla a principy SMBus, někdy podporují jak I2C, tak SMBus, což vyžaduje pouze minimální rekonfiguraci vydáváním příkazů nebo správné použití výstupních pinů.
Referenční návrh I2C má 7bitový adresní prostor se zřídka používaným 10bitovým rozšířením. Typické rychlosti sběrnice I2C jsou 100 kbit/s ve standardním režimu a 400 kbit/s v rychlém režimu. K dispozici je také nízkorychlostní režim 10 kbit/s, ale povoleny jsou i libovolně nízké taktovací frekvence. Nejnovější revize I2C podporují více uzlů a pracují vyššími rychlostmi (rychlý režim 400 kbit/s, rychlý režim 1 Mbit/s, vysokorychlostní režim 3,4 Mbit/s a ultra rychlý režim 5 Mbit/s). Tyto rychlosti se častěji používají ve vestavěných systémech než v osobních počítačích. Typické napětí je 5 V nebo 3,3 V, ale přijatelné jsou i systémy s jiným napětím.
Skutečná rychlost uživatelských dat je nižší, než by naznačovaly samotné špičkové přenosové rychlosti. Pokud například každá interakce s podřízeným zařízením neefektivně umožňuje přenést pouze 1 bajt dat, bude datová rychlost menší než polovina špičkové přenosové rychlosti.
Počet uzlů, které mohou existovat na dané sběrnici I2C, je omezen adresním prostorem a také celkovou kapacitou sběrnice 400 pF, což omezuje praktické komunikační vzdálenosti na několik metrů. Relativně vysoká impedance a nízká odolnost proti šumu vyžaduje společný zemní potenciál, což opět omezuje praktické použití na komunikaci v rámci jedné desky PC nebo malého deskového systému.
