采用I2C总线（Inter-Integrated Circuit）的设计应用非常广泛，其简单（仅需两根线：SDA - 数据线、SCL - 时钟线）、低引脚数、支持多主多从以及中等速度（标准模式100kbps，快速模式400kbps，高速模式3.4Mbps）的特点，使其成为嵌入式系统和消费电子产品中连接低速外设的标准总线协议之一。

以下是一些典型的I2C总线设计应用：

1. 传感器接口： 这是I2C最普遍的应用之一。

   • 温度传感器: 如 LM75、TMP102、DS1621 等。
   • 湿度传感器: 如 HDC1080、SHT3x、Si7021 等（常为温湿度一体）。
   • 气压传感器： 如 BMP280、BME280（常为温湿度气压一体）、MS5611等。
   • 加速度计/陀螺仪/磁力计： 如 MPU6050（加速度+陀螺仪）、MPU9250（加速度+陀螺仪+磁力计）、LSM303 系列（加速度+磁力计）等 MEMS 传感器。
   • 光传感器： 环境光传感器（ALS）如 TSL2561、BH1750；接近传感器；颜色传感器等。
   • 气体传感器: 某些型号支持 I2C 接口。
   • 生物传感器: 如心率传感器等（部分型号）。

2. 用户接口与显示：

   • IO 扩展器: 用于扩展微控制器的 GPIO 引脚数量，如 MCP23008/MCP23017（8位/16位）， PCA9554/PCA9555等。
   • LED 驱动器: 控制 LED 阵列或数码管的芯片，如 MAX7219（驱动7段数码管或 LED 点阵）， TLC59116（16路恒流LED驱动）。
   • 按键扫描/编码器接口： 如处理矩阵键盘或旋转编码器的芯片。
   • 小型显示器驱动： 常见于小型 OLED 和 LCD 模块的驱动芯片，如 SSD1306（128x64 OLED）， SH1106， ST7735（部分型号支持 I2C）， HD44780字符型LCD的I2C转接板也是通过I2C控制。

3. 实时时钟： I2C是连接RTC芯片的主要标准。

   • RTC芯片: 如 DS1307、DS3231（高精度）、PCF8563、MCP7940 等，用于提供日期和时间信息，通常内置备用电池供电。

4. 存储器：

   • EEPROM： 存储小量、需要修改但断电后仍需保存的非易失性数据（如配置参数、校准数据、序列号等）。如 AT24Cxx 系列 (24C02, 24C08, 24C256等)， M24M01等。这是I2C的另一主要应用。
   • FRAM（铁电存储器）: 部分支持I2C接口，如FM24Vxx系列（更快、写入寿命更长、掉电不易丢失），兼具EEPROM的非易失性和RAM的高速特性。
   • NVRAM（带电池的SRAM）: 部分型号支持I2C。

5. 电源管理：

   • 电池管理/电量计： 用于监测可充电电池状态（电压、电流、温度、电量）的芯片，如 MAX17048/MAX17050（锂电电量计）， BQ系列等。
   • 电压监测器/复位发生器： 如监测系统电压并在电压过低时产生复位信号的芯片（部分型号支持I2C配置）。
   • DC-DC转换器/PWM控制器： 部分高级或可编程的电源芯片支持I2C接口，用于动态调整输出电压、开关频率、监控状态等。在笔记本电脑、服务器主板上很常见。
   • 热插拔控制器： 在板卡热插拔时限制涌流并提供状态监控，常用于服务器和通信设备背板，常用I2C接口配置和读取状态。

6. 混合信号器件：

   • 模数转换器： 低速、中分辨率的多通道ADC芯片常提供I2C接口，如 ADS1015 (12位), ADS1115 (16位)， MCP3421 等。
   • 数模转换器： 用于输出模拟电压的DAC芯片，如 MCP4725（12位单通道）， MCP4728（12位4通道）等。
   • 数字电位器： 如 MCP41xxx / MCP42xxx（用于代替机械电位器），可通过I2C调整电阻值。

7. 多路复用器： I2C总线扩展器/开关。

   • I2C总线多路复用器： 当系统中需要连接多个具有相同I2C地址的设备时，或者需要扩展总线距离/隔离时使用。如 PCA954x系列（例如 PCA9548 可将一路主I2C扩展为8路从I2C）， TCA9548A等。

8. 系统监控与管理：

   • 微控制器/CPU: 本身可以作为I2C主设备或从设备。
   • 复杂IC配置/监控: FPGA、ASIC等大规模器件有时也提供I2C接口作为低速配置和状态监控通道。
   • 风扇控制/转速监控： 系统管理控制器（SMC）、EC（嵌入式控制器）或专用风扇驱动芯片（如MAX31790）常通过I2C监控风扇转速和设置目标转速。
   • 平台环境监控： 服务器主板上的硬件监控芯片（如LTC2990监控电压/电流/温度， ADM1278监控电源功率）， BMC（基板管理控制器）等常通过I2C收集传感器数据和进行配置。

9. 音频编解码器： 部分简单的或低功耗的数字麦克风或音频接口芯片使用I2S协议（与I2C类似但用于音频），但配置寄存器有时会通过I2C接口进行。一些低通道数的立体声编解码器也直接提供I2C控制接口。

10. MEMS麦克风： 部分数字输出麦克风使用I2S协议，其配置寄存器访问可能通过I2C。

应用实例场景：

• 智能手机： 陀螺仪/加速度计（姿态感知）、环境光/接近传感器（自动调光/通话息屏）、摄像头的传感器配置寄存器设置、电池管理、气压计（辅助GPS）、指纹传感器（部分）。
• 可穿戴设备（智能手表/手环）： 加速度/陀螺仪/磁力计（计步/运动识别）、心率传感器、环境光传感器、RTC、小显示屏驱动、充电管理IC。
• 笔记本电脑/平板电脑: 电源管理/电量计、键盘触控板控制器（有时是I2C-HID）、环境光传感器、温度传感器、风扇控制、开合盖检测开关、摄像头模块（有时配置用I2C）、EC/BMC通信。
• 无人机（四轴飞行器）： 飞控板上的IMU（加速度/陀螺仪/磁力计）、气压计、电池管理、外设模块（如灯光控制）。
• 物联网设备： 连接各种传感器（温湿度、光照、气体等）、EEPROM存储配置、小型显示屏或状态LED驱动。
• 工业控制板: 温度/压力传感器、ADC读取模拟量、EEPROM记录配置、RTC时间戳、IO扩展器连接按钮/开关/指示灯。
• 汽车电子： 用于连接车内的各种传感器（非关键安全系统）、面板按键、背光控制、信息娱乐系统的部分模块配置等。

总而言之，I2C总线以其简洁、经济、灵活的特性，成为了连接主处理器与低速外设传感器、配置芯片、状态监控芯片和小容量存储器的首选通信方式，在几乎所有复杂的电子系统中都能找到它的身影。