I2Cとは？マイクロコントローラ（MCU）のシリアルインタフェースの種類と特徴

I2C(Inter-Integrated Circuit)

I2CもSPIのように１対複数台の接続が可能です。SPIとの大きな相違は、個々のスレーブがアドレスを持っており、マスタは通信したいスレーブのアドレスを送信することにより、アドレスが一致したスレーブのみと通信することが可能になります。 また、信号線、クロック線ともNチャンネルオープンドレイン*１方式で出力することになっており、出力はLレベルのみ、その他の期間においては、外部のプルアップ抵抗によりHレベルに引き上げられます。

図1.1 I2C回路例

 

*１：Nチャンネルオープンドレイン
Hレベル、Lレベル双方を出力するコンプリメンタリ出力に対して、Lレベルのみを出力する方式をNチャンネルオープンドレイン、Hレベルのみ出力する方式をPチャンネルオープンドレインと称す。オープンドレイン方式の場合は、NチャンネルならH側の出力がなく、プルアップ抵抗抵抗を付加して信号線をHレベルにし、ハイインピーダンス（HでもLでもない状態）を防ぐ。

【 送信 (マスタ→スレーブ) 】
マスタは、最初にスレーブアドレスを送信し、スレーブからのアクノリッジ信号を受け取ります。以降、マスタは送信データをスレーブに対して送信するとともに、データごとのアクノリッジ信号を受け取ります。

図1.4 I2Cにおけるマスタからスレーブへの転送フォーマット

【 受信 (マスタ←スレーブ) 】
マスタは、最初にスレーブアドレスを送信し、スレーブからはアクノリッジ信号を受け取ります。以降、マスタはスレーブから出力されるデータを受信し、各データを受信する毎にアクノリッジ信号を出力します。

図1.5 I2Cにおけるスレーブからマスタへの転送フォーマット

なお、クロック（SCL）、スタートコンディション、ストップコンディションは、以下の通りです。SCLがHの区間に、SDAが立ち下がればスタートとなり、SCLがHの区間にSDAが立ち上がればストップとなります。

図1.6 I2Cにおけるスタートコンディションとストップコンディション