嵌入式基础知识学习：I2C通信协议

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I2C总线概述

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是两线式串行通信总线，是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。

在介绍I2C总线工作原理之前，首先必须明确几个基本概念：
发送器（Transmitter）：发送数据到总线的器件；
接收器（Receiver）：从总线接收数据的器件；
主机（Master）：初始化发送、产生时钟信号和终止信号发送的器件；
从机（Slave）：被主机寻址的器件。

I2C总线可以将单片机与其他具有I2C总线通信接口的外围设备连接起来。通过串行数据（SDA）线和串行时钟（SCL）线与连接到该双线的器件传递信息。每个I2C器件都有一个唯一的识别地址（I2C总线支持7位和10位地址），而且都可以作为一个发送器或接收器使用（由器件的功能决定）。I2C器件在执行数据传输时也可以看作是主机或从机，主机是初始化总线数据传输并产生允许传输时钟信号的器件，此时任何被寻址的其他I2C器件都被认为是从机。

I2C总线是双向传输的总线，因为主机和从机都可以成为发送器和接收器，不论主机是发送器还是接收器，时钟信号SCL都要由主机产生。

I2C总线有标准（100Kbps）、快速（400Kbps）和高速（3.4Mbps）三种数据传输速度模式，支持高速模式的可以向下支持低速模式。I2C总线连接的I2C器件数量仅受到总线的最大电容400pF限制，总线连接的器件越多，连线越长，分布电容越大。

I2C总线通信协议

通信协议是通信各方必须遵守的规则，否则通信无法进行，在编写通信程序时需要了解相应的通信协议。
I2C总线通信协议主要内容有：
（１）总线空闲　SCL线和SDA线均为高电平。
（２）开始信号　在SCL线为高电平时，SDA线出现下降沿，该下降沿即为开始信号。
（３）数据传送　开始信号出现后，SCL线为高电平时从SDA线读取的电平为数据；SCL线为高电平时，SDA线的电平不允许变化，只有SCL线为低电平时才可以改变SDA线的电平；SDA线传送数据时，从高位到低位逐位进行，一个SCL脉冲高电平对应１位数据。
（４）停止信号　SCL线为高电平时，SDA线出现上升沿，该上升沿为停止信号，停止信号过后，总线被认为空闲（SCL线、SDA线均为高电平）。