 1. I2C通信的基本原理是什么？A: I2C采用主从式通信机制。主设备发起并控制通信，从设备响应主设备的请求。 2. I2C通信有哪些关键特性？ A: 支持多主多从架构；仅需两条通信线；支持不同传输速率。 3. I2C使用哪两条信号线？ A: SDA（串行数据线）用于数据传输；SCL（串行时钟线）用于同步时钟信号。 4. SDA和SCL的具体功能是什么？ A: SDA是主从设备双向数据传输通道；SCL提供同步时钟信号，确保总线数据同步。 5. I2C有哪几种工作模式？ A: 标准模式（最高100kbit/s）、快速模式（最高400kbit/s）、高速模式（最高3.4Mbit/s）。 6. 为何称I2C为"同步"协议？ A: 数据传输通过SCL时钟信号同步，时钟边沿触发数据采样。 7. 上拉电阻的作用是什么？ A: 确保SDA/SCL在无设备驱动时保持高电平；限制电流保护设备。 8. 总线最大长度受何限制？ A: 受总线电容限制，实际应用中通常不超过数米。 9. 起始条件（START）的定义？ A: SCL为高电平时，SDA从高到低的跳变，标志通信开始。 10. 停止条件（STOP）的定义？ A: SCL为高电平时，SDA从低到高的跳变，标志通信结束。 11. 设备寻址机制如何工作？ A: 每个设备拥有7位或10位唯一地址，主设备通过地址选择特定从设备。 12. 数据帧包含哪些要素？ A: 起始条件+从机地址+读/写位+数据字节（含应答位）+停止条件。 13. 应答位（ACK）的功能？ A: 接收方（主或从）通过拉低SDA确认字节接收成功。 14. 时钟拉伸（Clock Stretching）是什么？ A: 从设备通过拉低SCL暂停通信，为自己争取处理时间。 15. 多主架构如何避免冲突？ A: 采用总线仲裁机制：同时传输时，发送"1"而对方发送"0"的主设备退出仲裁。 16. 如何识别总线上的设备？ A: 通过扫描7位/10位地址空间，使用I2C扫描工具可检测响应设备。 17. 半双工特性的含义？ A: 支持双向传输，但同一时间只能单向传输数据。 18. 从设备无应答的可能原因？ A: 从设备忙线、数据接收错误或硬件故障。 19. 通信速率如何确定？ A: 由主设备设置的时钟频率决定，需符合设备支持的模式（100k/400k/3.4M）。 20. I2C与SPI的核心区别？ A: I2C：两线制、多主从、速率较低；SPI：四线制、单主多从、速率更高。 21. 重复起始条件（Repeated Start）的作用？ A: 在不释放总线控制权的情况下改变数据传输方向或切换从设备。 22. 总线电容的影响？ A: 电容过大会导致上升沿变缓，限制通信速率与传输距离。 23. 抗噪声措施有哪些？ A: 优化PCB布局、采用屏蔽线缆、适当降低通信速率。 24. 上拉电阻选型原则？ A: 根据供电电压、总线电容、目标速率计算，典型值1-10kΩ。 25. 电平不匹配如何解决？ A: 不同供电电压的设备间需使用电平转换器。 26. 错误检测机制？ A: 协议本身无硬件检错，需通过软件实现校验。 27. 通用呼叫地址（0x00）的功能？ A: 主设备通过该地址向所有从设备广播指令。 28. 总线清理序列的作用？ A: 解决SDA被意外拉低导致的总线死锁问题。 29. 数据包格式组成？ A: 起始位+地址位+R/W位+数据字节（含ACK）+停止位。 30. 多主竞争如何处理？ A: 通过仲裁机制，失败方自动退避并重试。 31. 时钟拉伸的解除条件？ A: 从设备完成处理后释放SCL，由上拉电阻恢复高电平。 32. 点对点通信是否支持？ A: 支持单主单从的最小系统配置。 33. SMBus与I2C的关系？ A: SMBus是I2C的子集，专为系统管理设计，具有更严格的时序要求。 34. 总线空闲状态的定义？ A: SDA和SCL同时保持高电平。 35. 常见故障排查步骤？ A: 检查硬件连接、上拉电阻、地址配置、设备状态。 36. 从设备不响应的可能原因？ A: 电源故障、地址不匹配、设备忙或硬件损坏。 37. 通信速率异常的成因？ A: 时钟拉伸、总线电容过大或上拉电阻过大会导致实际速率低于设定值。 38. 数据不一致的解决思路？ A: 检查噪声干扰、速率与电容匹配性、软件处理逻辑。 39. SCL下降沿尖刺的成因？ A: 通常由SCL线寄生电容导致。 40. ACK信号丢失的诊断方法？ A: 检查SDA线是否被锁定、从设备状态、数据传输完整性。 41. 总线被拉低的应对措施？ A: 排查硬件故障（如损坏的设备）或软件错误（异常占用总线）。 42. 设备地址验证方法？ A: 使用I2C扫描工具遍历地址空间，确认设备响应。 43. 热插拔支持性？ A: 协议本身不支持，可能引发总线异常，部分特殊设计设备除外。 44. 高速模式（1Mbps）的启用条件？ A: 需要设备支持Fast-mode Plus规范，并优化硬件设计。 45. 动态调整时钟频率的注意事项？ A: 必须在总线空闲时调整，避免从设备时序错乱。 46. 通信中移除设备的后果？ A: 可能导致主设备挂起、总线错误或数据损坏。 47. 电平不兼容的风险？ A: 低压设备可能无法识别高压信号，高压可能损坏低压设备。 48. 抗干扰增强方案？ A: 缩短走线距离、采用屏蔽措施，在极端噪声环境下可改用RS-485或CAN总线。 49. 设备增多导致故障的解决方案？ A: 减小上拉电阻阻值以补偿增大的总线电容，或使用总线中继器。 50. 最大传输距离的扩展方法？ A: 通过总线缓冲器/扩展器增强信号，或改用更适合长距离的通信协议。 51. 设备功能测试方法？ A: 使用I2C调试工具发送测试指令，验证设备响应与数据手册的一致性。 52. 故障设备的连锁影响？ A: 单个设备故障（如持续拉低总线）可能导致整个系统瘫痪。 53. 电平转换器的选型要点？ A: 需支持双向传输，且转换速率满足I2C通信要求。 |
