Histórico 

O barramento I2C foi desenvolvido em meados da década de 80 pela Philips Semiconductors. (Hoje a parte de semicondutores chama-se NXP). O propósito original era interconectar a CPU a chips controladores de televisores. 

Periféricos em sistemas embarcados são freqüentemente conectados à CPU através de memória mapeada em I/O. Isso significa conectar os periféricos diretamente ao barramento de dados e endereços da CPU, utilizar decodificadores de endereço e uma lógica de controle para gerenciar tudo isso. 

Conforme a quantidade de periféricos aumenta, as conexões se tornam mais complexas, os custos de projeto e desenvolvimento aumentam, além de tornar a placa suscetível a interferências eletromagnéticas (EMI). 

Uma pesquisa realizada pela Philips para resolver este problema resultou na criação de um barramento de 2 fios chamado barramento I2C, acrônimo para Inter IC Bus (numa tradução livre para o português, barramento para interconexão de circuitos integrados). 

Hoje o barramento I2C é utilizado em inúmeros e diferentes tipos de chips no mercado: memórias, displays, conversores A/D e D/A, sensores de temperatura, etc. É aceito no mercado como um padrão de-fato, e adotado não só pela Philips (NXP), mas também por outras empresas de semicondutores, como Texas Instruments, Atmel, Maxim, Intel, ST Microeletronics, etc. 

Barramento I2C 

O barramento I2C consiste fisicamente de 2 fios e uma conexão com o terra. Os dois fios são bi-direcionais, SDA (Serial Data Line) e SCL (Serial Clock Line). 

Os dispositivos são interconectados através destes dois sinais, formando um barramento I2C. No barramento I2C, um dispositivo pode atuar como MASTER ou SLAVE, sendo que o MASTER é o responsável pela comunicação. 

Segue abaixo uma figura que demonstra os dispositivos em uma rede I2C:

Todos os dispositivos conectados em uma rede I2C possuem um endereço, e podem atuar como transmissores ou receptores, independente se este dispositivo for uma CPU, uma memória ou um display LCD. 

Todos os dispositivos na rede podem atuar como MASTER ou SLAVE. O dispositivo que iniciar a transmissão é considerado o dispositivo MASTER. 

Protocolo I2C 

De forma geral, o protocolo de comunicação I2C tem o seguinte fluxo: 

1.      O dispositivo MASTER envia para o barramento I2C um sinal de START. Com isso o dispositivo MASTER tem a atenção de todos os dispositivos conectados ao barramento.

2.      O dispositivo MASTER envia um registro com o endereço que deseja acessar, e se deseja realizar leitura ou escrita. Todos os dispositivos irão receber este registro. Aqueles que não possuírem o endereço requisitado irão ignorar o registro e aguardar o sinal de STOP. Aquele que tiver o endereço enviado irá responder com um sinal de ACKNOWLEDGE.

3.      Assim que o MASTER receber o sinal de ACKNOWLEDGE, poderá iniciar a transmissão ou requisição dos dados. Assim que a transferência terminar, o MASTER irá enviar um sinal de STOP, que liberará o barramento para que outros dispositivos possam então atuar como MASTER.

O sinal de START consiste em levar a linha SDA para o nível baixo, e depois a linha SCL para o nível baixo, conforme a figura abaixo:

 Após o envio do sinal de START, o primeiro byte transmitido representa o registro de endereçamento do dispositivo que se deseja acessar no barramento I2C. Os sete primeiros bits representam o endereço, e o último bit indica se deseja realizar leitura ou escrita, conforme figura abaixo:

O sinal de STOP consiste em levar a linha SCL para o nível alto, e depois a linha SDA para o nível alto, conforme a figura abaixo: 

 
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Um abraço!

Sergio Prado.
Administrador do Portal Embarcados.com.br

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