目录

1.  简介

2.  硬件电路

3.  IIC时序基本单元

3.1  发送一个字节 

3.2  接收一个字节

3.3  发送应答

3.4  接收应答

---

1.  简介

        I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由NXP Semiconductors（前身为Philips Semiconductor）公司开发的一种串行通信总线。它是一种用于连接微控制器和外部设备的串行通信协议，常用于连接各种集成电路、传感器、存储器芯片等外围设备。

        两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）。SCL是时钟线，用于同步数据传输的时钟信号；SDA是数据线，用于传输实际的数据。

        同步，半双工：I2C总线是同步通信的，意味着数据的传输是基于时钟信号的。它是半双工的，即在同一时间内，数据传输只能单向进行，但是可以在数据传输的过程中切换方向。

        带数据应答：在I2C通信中，接收方需要给发送方一个应答信号，以确认数据是否成功接收。这种数据应答的机制有助于保证通信的可靠性。

        支持总线挂载多设备（一主多从，多主多从）：I2C总线支持一主多从的架构，即一个主设备（通常是微控制器或者处理器）可以同时控制多个从设备（外部器件）。此外，它也支持多主多从的架构，允许多个主设备依次控制总线上的从设备。

2.  硬件电路

        所有IIC设备的SCL连在一起，SDA连在一起，这是I2C总线的基本连接方式。所有I2C设备的时钟线（SCL）都被连接在一起，以同步数据传输的时钟信号。同样，所有设备的数据线（SDA）也连接在一起，用于实际的数据传输。

        设备的SCL和SDA均要设置成开漏输出模式。这意味着设备可以将线拉低（输出低电平），但是只能释放线，而不能将线拉高（输出高电平）。这种模式使得多个设备可以共享总线，避免冲突。

        SCL和SDA各添加一个上拉电阻，电阻一般为4.7KΩ左右。为了确保在总线上没有设备发送数据时，SCL和SDA线保持高电平，通常会在每条线上连接一个上拉电阻。

        主机完全掌控SCL，在空闲状态下主机可以主动发起对SDA的控制，只有在从机发送数据和从机应答的时候，主机才会转交SDA的控制权给从机。

3.  IIC时序基本单元

        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

3.1  发送一个字节 

        发送一个字节: SCL低电平期间，主机将数据位依次放到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，即可发送一个字节。

        主机首先在SCL低电平，主机如果想发送0，就拉低SDA到低电平，主机如果想发送1，就放手，SDA回弹到高电平，在SCL低电平期间允许改变SDA的电平，如图黄色部分：

        在SCL高电平期间不允许改变SDA的电平，从机需要尽快读取SDA，一般在上升沿从机就已经读取完成了。

        高位先行：具体来说，对于每个字节，数据的最高有效位（MSB，Most Significant Bit）会先被发送或接收，然后是次高位、中间位，直到最低有效位（LSB，Least Significant Bit）。这种顺序被称为"高位先行"，因为数据的高位先被处理。

3.2  接收一个字节

        接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到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，即可接收一个字节(主机在接收之前,需要释放SDA)。

3.3  发送应答

发送应答：主机在接收完一个字节之后,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

3.4  接收应答

接收应答：主机在发送完一个字节之后，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(主机在接收之前，需要释放SDA)