II2C设备地址是否固定？

Question

**问题：I2C设备地址是否固定？常见的技术问题解析** 在嵌入式系统开发中，I2C总线被广泛用于连接各类外设。一个常见的问题是：I2C设备地址是否固定？答案是：多数I2C设备具有固定的出厂地址，但也有一些支持通过硬件引脚或软件配置更改地址。例如，EEPROM、温度传感器等模块通常有固定地址，而某些从设备可通过引脚接高/低电平改变地址位。理解这一点对于多设备共存和避免地址冲突至关重要。本文将深入探讨I2C地址机制及其在实际应用中的影响。

Answer 1

一、I2C设备地址的基本概念

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种广泛应用于嵌入式系统中的串行通信总线协议。它由Philips（现NXP）在1980年代开发，用于连接低速外围设备，如EEPROM、ADC、DAC、传感器等。

I2C总线使用主从架构，主机通过唯一的7位或10位地址访问从设备。每个连接到I2C总线的从设备都必须具有唯一的地址，否则将导致地址冲突。

二、I2C设备地址是否固定？

答案是：大多数I2C设备出厂时具有固定的地址，但也有一些设备支持地址配置。

• 固定地址设备：例如AT24C系列EEPROM、LM75温度传感器等，它们的地址在制造时已固化，用户无法更改。
• 可配置地址设备：例如MCP23017 I/O扩展器、BMP280气压传感器等，通常通过引脚接高/低电平来修改地址位。

以MCP23017为例，其地址为0x20加上三个地址位A2、A1、A0的状态组合，如下表所示：

A2	A1	A0	地址（7位）
0	0	0	0x20
0	0	1	0x21
0	1	0	0x22
1	1	1	0x27

三、地址冲突与解决策略

当多个I2C设备拥有相同的地址并连接在同一总线上时，就会发生地址冲突，导致通信失败。

常见的解决方法包括：

1. 选择不同地址版本的硬件模块。
2. 通过跳线或电阻设置不同的地址位。
3. 使用I2C多路复用器（如TCA9548A）隔离不同地址段。
4. 软件模拟I2C总线，实现多个相同地址设备分时访问。

四、典型应用场景分析

以同时使用多个BMP280传感器为例：

// 伪代码示例
void setup() {
    Wire.begin();
    // 初始化第一个传感器（地址0x76）
    bmp1.begin(0x76);
    // 初始化第二个传感器（地址需外接引脚改为0x77）
    bmp2.begin(0x77);
}
    

若两个BMP280默认地址相同，则需修改其中一个的SDO引脚电平（接VCC或GND），以区分地址。

graph TD A[主机] -->|SCL| B(I2C总线) A -->|SDA| B B --> C[BMP280 Sensor 1] B --> D[BMP280 Sensor 2] C -->|ADDR=0x76| E[(地址匹配)] D -->|ADDR=0x77| F[(地址匹配)]

五、高级话题：动态地址分配与10位地址模式

虽然标准I2C使用7位地址（0x00~0x7F），但也有部分设备支持10位地址模式，允许更多设备共存于同一总线。

此外，在某些复杂系统中，也存在动态地址分配机制，例如：

• 通过EEPROM存储自定义地址。
• 主机通过特定命令为从机分配新地址。

这种机制常见于智能电池管理、高端工业控制等场景。