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1-1: I2C总线知识1-1-1: I2C总线物理拓扑结构
I2C总线在物理连接上非常简单，分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)两线串行总线及上拉电阻组成。通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。总线空闲时，上拉电阻使SDA和SCL线都保持高电平。各设备连接到总线的输出端必须是开漏输出或集电极开路输出的结构(OC门)1-1-2: I2C总线特征 I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备，主控能够控制数据的传输和时钟频率，在任意时刻只能有一个主控。而且每一个设备都会对应一个唯一的地址(可以从I2C器件的数据手册得知)，主从设备之间就通过这个地址来确定与哪个器件进行通信，在通常的应用中，我们把CPU带I2C总线接口的模块作为主设备，把挂接在总线上的其他设备都作为从设备。
I2C总线上可挂接的设备数量受总线的最大电容400pF限制，如果所挂接的是相同型号的器件，则还受器件地址位的限制。
I2C总线数据传输速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。一般通过I2C总线接口可编程时钟来实现传输速率的调整，同时也跟所接的上拉电阻的阻值有关。
I2C总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行双向的数据传输。半双工1-1-3: I2C总线协议 I2C协议规定，总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。起始和结束信号总是由主设备产生。空闲：SCL高电平，SDA高电平起始条件：SCL高电平，SDA下降沿停止条件：SCL高电平，SDA上升沿忙状态：正在进行数据传输的主从设备独占总线，其他设备无法访问数据有效：在SCL的高电平期间，SDA保持稳定，数据有效。SDA的改变只能发生在SCL的低电平期间ACK信号：数据传输的过程中，接收器件每接收一个字节数据要产生一个ACK信号，向发送器件发出特定的低电平脉冲，表示已经收到数据。如图所示：
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数据传输 :字节为单位，一个脉冲，一个数据位， 传输方向：从高位字节到低位的顺序传输 传输完一个字节，从设备发送低电平应答位 在了解起始条件和停止条件后，我们再来看看在这个过程中数据的传输是如何进行的。前面我们已经提到过，数据传输以字节为单位。主设备在SCL线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA线上传输一个数据位，当一个字节按数据位从高位到低位的顺序传输完后，紧接着从设备将拉低SDA线，回传给主设备一个应答位，此时才认为一个字节真正的被传输完成。当然，并不是所有的字节传输都必须有一个应答位，比如：当从设备不能再接收主设备发送的数据时，从设备将回传一个否定应答位。数据传输的过程如图所示：![]()
设备地址：高7位设备地址，最低位为读写位。0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据
在前面我们还提到过，I2C总线上的每一个设备都对应一个唯一的地址，主从设备之间的数据传输是建立在地址的基础上，也就是说，主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址，地址指定的过程和上面数据传输的过程一样，只不过大多数从设备的地址是7位的，然后协议规定再给地址添加一个最低位用来表示接下来数据传输的方向，0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据。如图所示：
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1-1-4: I2C总线操作 对I2C总线的操作实际就是主从设备之间的读写操作。大致可分为以下三种操作情况：
第一，主设备往从设备中写数据。数据传输格式如下：![]()
第二，主设备从从设备中读数据。数据传输格式如下：![]()
第三，主设备往从设备中写数据，然后重启起始条件，紧接着从从设备中读取数据；或者是主设备从从设备中读数据，然后重启起始条件，紧接着主设备往从设备中写数据。数据传输格式如下：
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第三种操作在单个主设备系统中，重复的开启起始条件机制要比用STOP终止传输后又再次开启总线更有效率。
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I2C总线在物理连接上非常简单，分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)两线串行总线及上拉电阻组成。通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。总线空闲时，上拉电阻使SDA和SCL线都保持高电平。各设备连接到总线的输出端必须是开漏输出或集电极开路输出的结构(OC门)1-1-2: I2C总线特征 I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备，主控能够控制数据的传输和时钟频率，在任意时刻只能有一个主控。而且每一个设备都会对应一个唯一的地址(可以从I2C器件的数据手册得知)，主从设备之间就通过这个地址来确定与哪个器件进行通信，在通常的应用中，我们把CPU带I2C总线接口的模块作为主设备，把挂接在总线上的其他设备都作为从设备。
I2C总线上可挂接的设备数量受总线的最大电容400pF限制，如果所挂接的是相同型号的器件，则还受器件地址位的限制。
I2C总线数据传输速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。一般通过I2C总线接口可编程时钟来实现传输速率的调整，同时也跟所接的上拉电阻的阻值有关。
I2C总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行双向的数据传输。半双工1-1-3: I2C总线协议 I2C协议规定，总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。起始和结束信号总是由主设备产生。空闲：SCL高电平，SDA高电平起始条件：SCL高电平，SDA下降沿停止条件：SCL高电平，SDA上升沿忙状态：正在进行数据传输的主从设备独占总线，其他设备无法访问数据有效：在SCL的高电平期间，SDA保持稳定，数据有效。SDA的改变只能发生在SCL的低电平期间ACK信号：数据传输的过程中，接收器件每接收一个字节数据要产生一个ACK信号，向发送器件发出特定的低电平脉冲，表示已经收到数据。如图所示：
数据传输 :字节为单位，一个脉冲，一个数据位， 传输方向：从高位字节到低位的顺序传输 传输完一个字节，从设备发送低电平应答位 在了解起始条件和停止条件后，我们再来看看在这个过程中数据的传输是如何进行的。前面我们已经提到过，数据传输以字节为单位。主设备在SCL线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA线上传输一个数据位，当一个字节按数据位从高位到低位的顺序传输完后，紧接着从设备将拉低SDA线，回传给主设备一个应答位，此时才认为一个字节真正的被传输完成。当然，并不是所有的字节传输都必须有一个应答位，比如：当从设备不能再接收主设备发送的数据时，从设备将回传一个否定应答位。数据传输的过程如图所示：
设备地址：高7位设备地址，最低位为读写位。0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据
在前面我们还提到过，I2C总线上的每一个设备都对应一个唯一的地址，主从设备之间的数据传输是建立在地址的基础上，也就是说，主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址，地址指定的过程和上面数据传输的过程一样，只不过大多数从设备的地址是7位的，然后协议规定再给地址添加一个最低位用来表示接下来数据传输的方向，0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据。如图所示：
1-1-4: I2C总线操作 对I2C总线的操作实际就是主从设备之间的读写操作。大致可分为以下三种操作情况：
第一，主设备往从设备中写数据。数据传输格式如下：
第二，主设备从从设备中读数据。数据传输格式如下：
第三，主设备往从设备中写数据，然后重启起始条件，紧接着从从设备中读取数据；或者是主设备从从设备中读数据，然后重启起始条件，紧接着主设备往从设备中写数据。数据传输格式如下：
第三种操作在单个主设备系统中，重复的开启起始条件机制要比用STOP终止传输后又再次开启总线更有效率。