I²C

🔹 Allgemeines

• I²C (Inter-Integrated Circuit): Ein serielles Kommunikationsprotokoll, entwickelt von Philips (heute NXP), das eine einfache Verbindung zwischen Mikrocontrollern und Peripheriegeräten wie Sensoren, Displays oder Speicherchips ermöglicht.

🔹 Grundprinzip

• Master-Slave-Architektur: Ein Master (z. B. Mikrocontroller) steuert die Kommunikation, Slaves (z. B. Sensoren) antworten.
• Zwei Leitungen:
  • SDA (Serial Data Line): Datenleitung.
  • SCL (Serial Clock Line): Taktleitung.
• Pull-Up-Widerstände: Beide Leitungen benötigen externe Widerstände, da sie „open-drain“ sind.

🔹 Technische Merkmale

• Busgeschwindigkeit:
  • Standard Mode: bis 100 kHz
  • Fast Mode: bis 400 kHz
  • Fast Mode Plus: bis 1 MHz
  • High-Speed Mode: bis 3.4 MHz
• Adressierung:
  • 7-Bit-Adresse: Standard, bis zu 127 Geräte.
  • 10-Bit-Adresse: Erweiterung für mehr Geräte.
• Multi-Master-Unterstützung: Mehrere Master können den Bus nutzen (selten verwendet).

🔹 Kommunikationsablauf

• Start Condition: Beginn der Kommunikation.
• Adresse + R/W-Bit: Master sendet Adresse des Zielgeräts und ob gelesen oder geschrieben werden soll.
• ACK/NACK: Bestätigung oder Ablehnung durch das Slave-Gerät.
• Stop Condition: Ende der Kommunikation.

🔹 Typische I²C-Geräte

• Sensoren: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beschleunigung (z. B. BMP280, MPU6050).
• Displays: OLED, LCD mit I²C-Interface.
• RTC (Real-Time Clock): z. B. DS3231.
• EEPROMs: z. B. AT24C32.
• I/O-Expander: z. B. PCF8574.

🔹 Vorteile

• Nur zwei Leitungen für viele Geräte.
• Einfach zu implementieren.
• Gute Unterstützung durch Mikrocontroller und Entwicklungsplattformen (z. B. Arduino, Raspberry Pi).

🔹 Nachteile

• Begrenzte Geschwindigkeit.
• Begrenzte Kabellänge (typisch < 1 m).
• Störanfällig bei langen Leitungen oder hohem Datenaufkommen.

🔹 Vergleich mit anderen Protokollen

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