I2C總線(xiàn)在物理連接上非常簡(jiǎn)單，分別由SDA（串行數(shù)據(jù)線(xiàn)）和SCL（串行時(shí)鐘線(xiàn)）及上拉電阻組成。通信原理是通過(guò)對(duì)SCL和SDA線(xiàn)高低電平時(shí)序的控制，來(lái)產(chǎn)生I2C總線(xiàn)協(xié)議所需要的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。在總線(xiàn)空閑狀態(tài)時(shí)，這兩根線(xiàn)一般被上面所接的上拉電阻拉高，保持著高電平。

　　一、 技術(shù)性能：

　　工作速率有100K和400K兩種；

　　支持多機(jī)通訊；

　　支持多主控模塊，但同一時(shí)刻只允許有一個(gè)主控；

　　由數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線(xiàn)；

　　每個(gè)電路和模塊都有唯一的地址；

　　每個(gè)器件可以使用獨(dú)立電源

　　二、 基本工作原理：

　　以啟動(dòng)信號(hào)START來(lái)掌管總線(xiàn)，以停止信號(hào)STOP來(lái)釋放總線(xiàn)；

　　每次通訊以START開(kāi)始，以STOP結(jié)束；

　　啟動(dòng)信號(hào)START后緊接著發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)，其中7位為被控器件的地址碼，一位為讀/寫(xiě)控制位R/W，R. /W位為0表示由主控向被控器件寫(xiě)數(shù)據(jù)，R/W為1表示由主控向被控器件讀數(shù)據(jù)；

　　當(dāng)被控器件檢測(cè)到收到的地址與自己的地址相同時(shí)，在第9個(gè)時(shí)鐘期間反饋應(yīng)答信號(hào)；

　　每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)在傳送時(shí)都是高位（MSB）在前；

　　寫(xiě)通訊過(guò)程：

　　1. 主控在檢測(cè)到總線(xiàn)空閑的狀況下，首先發(fā)送一個(gè)START信號(hào)掌管總線(xiàn)；

　　2. 發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)（包括7位地址碼和一位R/W）；

　　3. 當(dāng)被控器件檢測(cè)到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時(shí)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（ACK）；

　　4. 主控收到ACK后開(kāi)始發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

　　5. 被控器收到數(shù)據(jù)字節(jié)后發(fā)送一個(gè)ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

　　6. 主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個(gè)停止位STOP，結(jié)束整個(gè)通訊并且釋放總線(xiàn)；

　　讀通訊過(guò)程：

　　1. 主控在檢測(cè)到總線(xiàn)空閑的狀況下，首先發(fā)送一個(gè)START信號(hào)掌管總線(xiàn)；

　　2. 發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)（包括7位地址碼和一位R/W）；

　　3. 當(dāng)被控器件檢測(cè)到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時(shí)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（ACK）；

　　4. 主控收到ACK后釋放數(shù)據(jù)總線(xiàn)，開(kāi)始接收第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；

　　5. 主控收到數(shù)據(jù)后發(fā)送ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

　　6. 主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個(gè)停止位STOP，結(jié)束整個(gè)通訊并且釋放總線(xiàn)；

　 ? ?I2C總線(xiàn)特征

　　I2C總線(xiàn)上的每一個(gè)設(shè)備都可以作為主設(shè)備或者從設(shè)備，而且每一個(gè)設(shè)備都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的地址（可以從I2C器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)得知），主從設(shè)備之間就通過(guò)這個(gè)地址來(lái)確定與哪個(gè)器件進(jìn)行通信，在通常的應(yīng)用中，我們把CPU帶I2C總線(xiàn)接口的模塊作為主設(shè)備，把掛接在總線(xiàn)上的其他設(shè)備都作為從設(shè)備。

　　I2C總線(xiàn)上可掛接的設(shè)備數(shù)量受總線(xiàn)的最大電容400pF 限制，如果所掛接的是相同型號(hào)的器件，則還受器件地址位的限制。

　　I2C總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，快速模式下可達(dá)400kbit/s，高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s。一般通過(guò)I2C總線(xiàn)接口可編程時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸速率的調(diào)整，同時(shí)也跟所接的上拉電阻的阻值有關(guān)。

　　I2C總線(xiàn)上的主設(shè)備與從設(shè)備之間以字節(jié)（8位）為單位進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

　　 I2C總線(xiàn)協(xié)議

　　I2C協(xié)議規(guī)定，總線(xiàn)上數(shù)據(jù)的傳輸必須以一個(gè)起始信號(hào)作為開(kāi)始條件，以一個(gè)結(jié)束信號(hào)作為傳輸?shù)耐Ｖ箺l件。起始和結(jié)束信號(hào)總是由主設(shè)備產(chǎn)生?？偩€(xiàn)在空閑狀態(tài)時(shí)，SCL和SDA都保持著高電平，當(dāng)SCL為高電平而SDA由高到低的跳變，表示產(chǎn)生一個(gè)起始條件；當(dāng)SCL為高而SDA由低到高的跳變，表示產(chǎn)生一個(gè)停止條件。在起始條件產(chǎn)生后，總線(xiàn)處于忙狀態(tài)，由本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹鲝脑O(shè)備獨(dú)占，其他I2C器件無(wú)法訪問(wèn)總線(xiàn)；而在停止條件產(chǎn)生后，本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹鲝脑O(shè)備將釋放總線(xiàn)，總線(xiàn)再次處于空閑狀態(tài)。如圖所示：

　　在了解起始條件和停止條件后，我們?cè)賮?lái)看看在這個(gè)過(guò)程中數(shù)據(jù)的傳輸是如何進(jìn)行的。前面我們已經(jīng)提到過(guò)，數(shù)據(jù)傳輸以字節(jié)為單位。主設(shè)備在SCL線(xiàn)上產(chǎn)生每個(gè)時(shí)鐘脈沖的過(guò)程中將在SDA線(xiàn)上傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)位，當(dāng)一個(gè)字節(jié)按數(shù)據(jù)位從高位到低位的順序傳輸完后，緊接著從設(shè)備將拉低SDA線(xiàn)，回傳給主設(shè)備一個(gè)應(yīng)答位，此時(shí)才認(rèn)為一個(gè)字節(jié)真正的被傳輸完成。當(dāng)然，并不是所有的字節(jié)傳輸都必須有一個(gè)應(yīng)答位，比如：當(dāng)從設(shè)備不能再接收主設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，從設(shè)備將回傳一個(gè)否定應(yīng)答位。數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程如圖所示：

　　在前面我們還提到過(guò)，I2C總線(xiàn)上的每一個(gè)設(shè)備都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的地址，主從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是建立在地址的基礎(chǔ)上，也就是說(shuō)，主設(shè)備在傳輸有效數(shù)據(jù)之前要先指定從設(shè)備的地址，地址指定的過(guò)程和上面數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程一樣，只不過(guò)大多數(shù)從設(shè)備的地址是7位的，然后協(xié)議規(guī)定再給地址添加一個(gè)最低位用來(lái)表示接下來(lái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍?表示主設(shè)備向從設(shè)備寫(xiě)數(shù)據(jù)，1表示主設(shè)備向從設(shè)備讀數(shù)據(jù)。如圖所示：