一，简介
IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是一种同步、半双工双向的两线式串行总线。它由两条总线组成：串行时钟线SCL和串行数据线SDA。可发送和接收数据。
● SCL线——负责产生同步时钟脉冲。
● SDA线——负责在设备间传输串行数据。
在 CPU 与被控 IC 之间、 IC 与 IC 之间进行双向传送， 高速 IIC 总线一般可达 400kbps 以上。
I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
● 开始信号： SCL 为高电平时， SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
● 结束信号： SCL 为高电平时， SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
● 应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。
CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU 接收到应答信号后，
根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。
IIC 总线时序图如图所示：
二，多主机I2C总线系统结构
I2C该总线可以将多个I2C设备连接到该系统上。连接到I2C总线上的设备既可以用作主设备，也可以用作从设备, 如下图：
● 主设备负责控制通信，通过对数据传输进行初始化，来发送数据并产生所需的同步时钟脉冲。
● 从设备负责等待来自主设备的命令，并响应命令接收。
● 主设备和从设备都可以作为发送设备或接收设备。无论主设备是作为发送设备还是接收设备，同步时钟信号都只能由主设备产生。
如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。
- 三，I2C协议
1）空闲状态
I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截
止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
2）起始信号与停止信号
● 起始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。
● 停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。
3）应答信号ACK
发送器每发送一个字节（8bit），就在时钟脉冲9期间释放数据线（将SDA拉高），由接收器（SDA拉低）反馈一个应答信号。
应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，
规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。
对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平
期间为稳定的低电平。 如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束
数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P。
4）数据有效性
I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，
数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。 即：数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。
5）数据的传送
在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行
传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
参考资料：
I2C Primer: What is I2C? (Part 1) | Analog Devices
I2C Timing: Definition and Specification Guide (Part 2) | Analog Devices
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