I2C总线通讯协议 1. I2C总线简介
I2C是Inter-Integrated Circuit的简称，读作：I-squared-C。由飞利浦公司于1980年代提出，为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边外部设备而发展。
主要用途：
SOC和周边外设间的通信（如：EEPROM，电容触摸芯片，各种Sensor等）。
1.1 物理接口I2C总线只使用两条双向漏极开路的信号线（串行数据线：SDA，及串行时钟线：SCL），并利用电阻上拉。I2C总线仅仅使用SCL、SDA两根信号线，就实现了设备间的数据交互，极大地简化了对硬件资源和PCB板布线空间的占用。I2C总线广泛应用在EEPROM、实时时钟、LCD、及其他芯片的接口。I2C允许相当大的工作电压范围，典型的电压基准为：+3.3V或+5V。
SCL（Serial Clock）：串行时钟线，传输CLK信号，一般是主设备向从设备提供
SDA（Serial Data）：串行数据线，传输通信数据
I2C总线接口内部结构如下图所示：
I2C使用一个7bit的设备地址，一组总线最多和112个节点通信。最大通信数量受限于地址空间及400pF的总线电容。
常见的I2C总线以传输速率的不同分为不同的模式：标准模式（100Kbit/s）、低速模式（10Kbit/s）、快速模式（400Kbit/s）、高速模式（3.4Mbit/s），时钟频率可以被下降到零，即暂停通信。
该总线是一种多主控总线，即可以在总线上放置多个主设备节点，在停止位（P）发出后，即通讯结束后，主设备节点可以成为从设备节点。
主设备节点：产生时钟并发起通信的设备节点
从设备节点：接收时钟并响应主设备节点寻址的设备节点
I2C总线多主设备结构如下图所示：
串行、同步、非差分、低速率
1）串行通信，所有的数据以位为单位在SDA线上串行传输
2）同步通信，即双方工作在同一个时钟下，一般是通信的A方通过一根CLK信号线，将A设备的时钟传输到B设备，B设备在A设备传输的时钟下工作。同步通信的特征是：通信线中有CLK。
3）非差分，I2C通信速率不高，且通信距离近，使用电平信号通信。
4）低速率，I2C一般是同一个板子上的两个IC芯片间通信，数据量不大，速率低。速率：几百KHz，速率可能不同，不能超过IC的最高速率。
I2C总线上有两种状态：
空闲态：没有设备发生通信。
忙态：其中一个从设备和主设备通信，I2C总线被占用，其他从设备处于等待状态。
时序：在通信中时序是通信线上按时间顺序发生的电平变化，及这些电平变化对通信的意义。
每个通信周期都由一个起始位开始通信，由一个结束位结束通信，中间部分是传递的数据。
每个通信周期，主设备会先发8位的从设备地址（从设备地址由高7位的实际从设备地址和低1位的读/写标志位组成），主设备以广播的形式发送从设备地址，I2C总线上的所有从设备收到地址后，判断从设备地址是否匹配，不匹配的从设备继续等待，匹配的设备发出一个应答信号。
同一时刻，主设备、从设备只能有一个设备发送数据。
2.1 起始位和结束位I2C总线通讯由起始位开始通讯，由结束位停止通讯，并释放I2C总线。起始位和结束位都由主设备发出。
起始位（S）：在SCL为高电平时，SDA由高电平变为低电平
结束位（P）：在SCL为高电平时，SDA由低电平变为高电平
如下图所示：
I2C数据以字节（即8bits）为单位传输，每个字节传输完后都会有一个ACK应答信号。应答信号的时钟是由主设备产生的。