IIC为什么绝大多数时候都是带有上拉电阻呢？

根据I2C总线规范，总线空闲时两根线都必须为高。由于I2C接口采用Open Drain机制，器件本身只能输出低电平，无法主动输出高电平，只能通过外部上拉电阻RP将信号线拉至高电平。因此I2C总线上的上拉电阻是必须的！如下图所示：

当 Master的I2C使用的是IO软件模拟时，一定要保证该两个IO上电默认均为输入（或高阻）或者输出高电平，切不可默认为输出低电平。IO默认为输入 时，可以通过外部上拉电阻将I2C信号线拉至高电平。

在单片机应用中，就要看你使用的单片机是否有标准的IIC标准接口了，如果你使用了标准的IIC接口，这个接口在使能的时候，引脚进入漏极开路模式，不过有一些单片机内 部的上拉电阻可以使能，这样就省去了外部的上拉电阻，AVR单片机，就是使能内部上拉电阻。但是如果是使用单片机的引脚模拟IIC协议，就得看你的单片机引脚是否支持漏极开路模式或者上拉模式，一般推挽模式的输出引脚用在IIC里可能会有问题。

IIC上拉电阻该如何选择？

关于这个阻值选择，以前的我一只以为是随心所欲的，但是看了一些文档，还有前辈的提醒，才了解到IIC上拉电阻也很有学问。

关于这个阻值的选取，主要牵涉到两方面，一是功耗的问题，另一个是速度的问题，二者互相矛盾的！

如果你想尽量提高速度，那么就牵涉到总线电容的问题，其实很容易理解，上拉电阻与总线的电容形成了RC，高速时将直接影响通讯！因为总线拉高时有个充电时间以及高电平的阈值，如果线上电平没有达到这个阈值时，master就以为完成了一个总线动作的话，那么通讯肯定是不能进行的！如果想尽可能降低功耗，那么就要尽可能增大电阻来减小电路各部分的消耗电流，从而实现整体降低功耗！但不可能无限大！”

IIC的上拉电阻可以是1.5K，2.2K，4.7K， 电阻的大小对时序有一定影响，对信号的上升时间和下降时间也有影响，一般接1.5K或2.2K。
I2C上拉电阻确定有一个计算公式：

Rmin＝{Vdd(min)-o.4V}/3mA
Rmax=(T/0.874) *c, T=1us 100KHz, T=0.3us 400KHz

C是Bus capacitance
Rp最大值由总线最大容限（Cbmax)决定,Rp最小值由Vio与上拉驱动电流（最大取3mA)决定；

所以Rpmin=5V/3mA≈1.7K(@Vio=5V)或者2.8V/3mA≈1K(@Vio=2.8V)

标准模式：100Kbps总线的负载最大容限<=400pF；
快速模式，400Kbps总线的负载最大容限<=200pF

根据具体使用情况、 目前的器件制造工艺、PCB的走线距离等因素以及标准的向下兼容性，设计中以快速模式为基础，即总线负载电容<200pF，也就是传输速度可以上到 400Kbps是不成问题的。于是Rpmax可以取的范围是1.8K~7K @ Vio=5V对应50pF~200pF,根据Rpmin与Rpmax的限制范围，一般取5.1K @ Vio=5V , 负载容限的环境要求也容易达到。在2.8V系统中，console设计选3.3K,portable/handset等低供耗的设计选4.7K牺牲速度换取电池使用时间。

总的来说：电源电压限制了上拉电阻的最小值 ； 负载电容（总线电容）限制了上拉电阻的最大值