I2C协议

1、I2C协议简介

        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。它是由数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。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。由于只有一根数据先SDA，所以I2C协议时半双工的。I2C设备有主设备和从设备，时钟由主设备提供。

2、空闲开始/应答/结束信号

2.1空闲

    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。

2.2 开始和结束

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。

        从上面这副图中我们可以看到，在开始条件之前，以及停止条件之后，SDA和SCL都是高，这就是I2C总线的空闲状态。在SCL为高的情况下，SDA的变化就会引起通信状态的变化（开始或停止）。而在正常数据通信数据发生变化时，必须保持SCL为低。

2.3 应答

        发送方在发送完8bit数据后，在第9个时钟期间释放数据线，等待接收方的应答信号。接收方此时应给出应答（ACK）或非应答信号（NAK），SCL被拉低表示为应答信号，SCL置高为NAK信号。注意应答信号由接收方发出（可能为主，也可能为从，主从和发送接收不要混淆）。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。

3、I2C读写

不论是读还是写，都是由主设备发起和结束的。也就是由主设备产生开始和结束条件。I2C设备地址为8bit，其中最低位为读写位，0为写，1为读。实际地址位为7bit。

3.1 写过程

可以总结为以下过程：

1、发送起始位

2、发送设备地址信息

4、发送寄存器信息

5、发送数据信息

6、发送停止位

上述过程省略了等待应答，每发送一个字节数据都会等待应答。

3.2 读过程

        读过程相对来讲会复杂一些，需要先写（写要读的寄存器）再读。并且读的时候由主设备发送ACK

1、发送起始位

2、发送设备地址信息（写）

4、发送要读的寄存器信息

5、重新开始，restart

6、发送设备地址信息（读）

7、读取数据

8、接收完毕，发送NAK

9、发送停止信号