1、I2C

I2C Bus(Inter-Integrated Circuit Bus)最早是由Philips半導體（現被NXP收購）開發的兩線時串行總線，常用于微控制器與外設之間的連接。

2、硬件連接

I2C僅需兩根線就可以支持一主多從或者多主連接，I2C使用兩個雙向開漏線，配合上拉電阻進行連接，上拉電阻阻值大小有最大值和最小值的限制。

3、硬件拉低（Open-Drain Pulling Low）

????????下圖代表了總線電平拉低過程，當總線要傳輸低電平0時，Logic會控制FET使其導通VBUS總線連接到地，將總線拉低，注意在快速模式下最大的灌電流不超過3mA，這限制了上拉電阻的最小值。

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4、硬件拉高（Open-Drain Releasing Bus）

????????下圖代表了總線電平高電平過程，當總線要傳輸高電平1時，Logic會控制FET使其關斷VBUS總線上拉到電源，將總線拉高。

5、軟件通訊協議

????????I2C是串行傳輸總線，按照下面格式進行一位一位傳輸，協議傳輸如下：

6、總線速度

雙向傳輸總線：

標準模式（Standard-mode）：速率高達100kbit/s

快速模式（Fast-mode）：速率高達400kbit/s

快速模式+（Fast-mode Plus）：速率高達1Mbit/s。

高速模式（High-speed mode）：速率高達3.4Mbit/s

單向傳輸總線：

超快速模式（Ultra Fast-mode）：速率高達5Mbit/s

7、起始和停止條件及重復起始條件

起始和終止條件都是由主機（master）發起產生。總線在起始條件之后處于忙碌狀態，在停止條件之后又處于空閑狀態。

起始條件：SCL線是高電平時，SDA線從高電平向低電平切換。

停止條件：SCL線是高電平時，SDA線從低電平向高電平切換。

重復起始條件：和起始條件相似，重復起始條件發生在停止條件之前。主機想繼續給從機發送消息時，一個字節傳輸完成后可以發送重復起始條件，而不是產生停止條件。

8、字節格式

????????SDA數據線上的每個字節必須是8位，每次傳輸的字節數量沒有限制。每個字節后必須跟一個響應位（ACK）。首先傳輸的數據是最高位（MSB)，SDA上的數據必須在SCL高電平周期時保持穩定，數據的高低電平翻轉變化發生在SCL低電平時期。

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9、響應ACK和非響應NACK

????????每個字節傳輸必須帶響應位，相關的響應時鐘也由主機產生，在響應的時鐘脈沖期間（第9個時鐘周期），發送端釋放SDA線，接收端把SDA拉低。以上圖傳輸101010101為例，SCL第9位時鐘高電平信號期間，SDA拉低其代表了有ACK響應位。

當在SCL第9位時鐘高電平信號期間，SDA仍然保持高電平，這種情況定義為NACK非響應位。這種情況下，主機可以直接產生STOP條件終止以后的傳輸或者繼續重新START開始一個新的傳輸。以下情況會導致出現NACK位：

接收機沒有發送機響應的地址，接收端沒有任何ACK發送給發射機

由于接收機正在忙碌處理實時程序導致接無法接收或者發送

傳輸過程中，接收機識別不了發送機的數據或命令

接收機無法接收

主機接收完成讀取數據后，要發送NACK結束告知從機

10、7-bit地址格式和讀寫位

一個7-bit的地址是從最高位（MSB）開始發送的，這個地址后面會緊跟1-bit（R/W）的操作符，1表示讀操作，0表示寫操作。接下來的一個bit是NACK/ACK，當這個幀中前面8 bit發送完后，接收端的設備獲得SDA控制權，此時接收設備應該在第9個時鐘脈沖之前回復一個ACK（將SDA拉低）以表示接收正常，如果接收設備沒有將SDA拉低，則說明接收設備可能沒有收到數據（如尋址的設備不存在或設備忙）或無法解析收到的消息，如果是這樣，則由master來決定如何處理（stop或repeated start condition）。

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總結

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