I2C通信协议

简介

I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的一种通用数据总线；
两根通信线：SCL（Serial Clock)、 SDA(Serial Data);
同步，半双工；
带数据应答；
支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）

I2C物理层

它的物理层有如下特点：
(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线
中，可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。

(2) 一个 I2C 总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线
(SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。

(3) 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之
间的访问。

(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空
闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平，阻值一般为4.7K左右

(5) 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用
总线。

(6) 设备的SCL和SDA均要配置为开漏输出模式

I2C协议层

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平
**

终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次。
接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次。（主机在接收之前需要将SDA控制权给从机）。
接收应答：主机发送完一个字节后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答。
发送应答：主机接收完一个字节后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答。

基本读写过程

主机写数据到从机：

首先，产生起始信号，紧接着发送从机地址（一般为7位地址）以及读写位（”0“表现写，”1“表示读），从机接收应答后主机开始发送数据，每接收一个字节从机都要发送应答信号，当主机不再需要写入数据时产生停止信号。

主机由从机中读数据：

实际上， I2C 通讯更常用的是复合格式，在软件模拟I2C中都是采用此种格式：