I2C 寻址机制：7 位地址、10 位扩展与保留地址

说到 I2C 的寻址，我刚开始做嵌入式时总觉得这东西死板。7 位地址够用吗？广播地址到底什么时候用？10 位地址又是怎么扩展的？今天咱们把这几个概念彻底理清。

7 位地址格式——最常见也最基础

标准 I2C 使用 7 位地址。主设备在起始条件后先发送 7 位地址 + 1 位读写方向位。这 8 位叫“地址字节”。

举个例子。假设从机地址是 0x48（7 位二进制 1001000），主设备要写入数据，那发送的第一个字节就是 0x48 << 1 | 0 = 0x90。如果想读，就发 0x48 << 1 | 1 = 0x91。

我个人习惯：写代码时直接用 addr << 1 表示写地址，addr << 1 | 1 表示读地址。别在脑子里转二进制，容易晕。

10 位地址扩展——什么时候用？怎么用？

7 位地址只支持 128 个地址，其中还有 16 个保留地址。实际可用也就 112 个。有些大型系统需要挂载几十个同类芯片，这时就要用到 10 位地址。

10 位地址的发送分两个阶段：

1. 第一个字节：高 5 位固定为 11110，接着是 10 位地址的高 2 位，最后 1 位是 R/W。格式：11110 A9 A8 R/W
2. 第二个字节：剩下的 8 位地址 A7~A0。

主设备先发第一个字节（包含高两位地址），然后发第二个字节。如果 R/W=0（写操作），从设备会在每个字节后应答。

// 10 位地址 0x2B0 的写操作示例
// 10 位地址 = 00 1010 1101 0000? 等一下，我算一下。
// 0x2B0 = 二进制 10 1011 0000，高两位 A9A8 = 10，低 8 位 A7~A0 = 1011 0000
// 第一个字节: 1111 0 10 0 = 0xF4 (写)
// 第二个字节: 1011 0000 = 0xB0
// 所以发送序列: START + 0xF4 + 0xB0 + 数据字节...

广播地址与通用调用

广播地址就是 0x00（7 位全零）。任何从设备只要支持广播功能，都会响应这个地址。通常用于系统级命令，比如软件复位、地址分配等。

广播地址的 R/W 位必须是 0（写模式），因为主设备要发送命令字节。从设备只接收，不应答数据中的内容。

保留地址一览

I2C 规范保留了 16 个地址（0x00 ~ 0x0F）用于特殊用途。实际软件开发里最常用的是 0x00 广播地址，其他地址基本碰不到。

你想想看，如果某个从设备地址恰好落在保留地址里，那它就不能用于标准 I2C 总线了。市面上正规芯片都会避开这些地址，但山寨货不好说。

实际项目中的地址分配策略

我做过一个 12 通道温度采集板，每个通道用一片 LM75。LM75 的 7 位地址由三个引脚决定，只能配置 8 个不同地址。怎么办？只能上 10 位地址吗？不用——我外挂了 I2C 多路复用器 TCA9548A。把 12 个传感器分成两组，每组用同一个地址，通过复用器切换通道。你看，灵活应用才是关键。