1.概述：

I²C 是Inter-Integrated Circuit的縮寫，發音為"eye-squaredcee" or "eye-two-cee" , 它是一種兩線介面。

I²C 只是用兩條雙向的線，一條 Serial Data Line (SDA) ，另一條Serial Clock (SCL)。

SCL：上升沿將資料輸入到每個EEPROM器件中；下降沿驅動EEPROM器件輸出資料。(邊沿觸發)

SDA：雙向資料線，為OD門，與其它任意數量的OD與OC門成"線與"關係。

一、協議 


1.空閒狀態 


　I2C匯流排匯流排的SDA和SCL兩條訊號線同時處於高電平時，規定為匯流排的空閒狀態。此時各個器件的輸出級場效電晶體均處在截止狀態，即釋放匯流排，由兩條訊號線各自的上拉電阻把電平拉高。 

 

2.起始位與停止位的定義： 

• 起始訊號：當SCL為高期間，SDA由高到低的跳變；啟動訊號是一種電平跳變時序訊號，而不是一個電平訊號。
• 停止訊號：當SCL為高期間，SDA由低到高的跳變；停止訊號也是一種電平跳變時序訊號，而不是一個電平訊號。

3.ACK

　　傳送器每傳送一個位元組，就在時鐘脈衝9期間釋放資料線，由接收器反饋一個應答訊號。 應答訊號為低電平時，規定為有效應答位（ACK簡稱應答位），表示接收器已經成功地接收了該位元組；應答訊號為高電平時，規定為非應答位（NACK），一般表示接收器接收該位元組沒有成功。 對於反饋有效應答位ACK的要求是，接收器在第9個時鐘脈衝之前的低電平期間將SDA線拉低，並且確保在該時鐘的高電平期間為穩定的低電平

   如下圖邏輯分析儀的取樣結果：釋放匯流排後，如果沒有應答訊號，sda應該一直持續為高電平，但是如圖中藍色虛線部分所示，它被拉低為低電平，證明收到了應答訊號。

這裡面給我們的兩個資訊是：1)接收器在SCL的上升沿到來之前的低電平期間拉低SDA；2)應答訊號一直保持到SCL的下降沿結束；正如前文紅色標識所指出的那樣。

4.資料的有效性： 

I2C匯流排進行資料傳送時，時鐘訊號為高電平期間，資料線上的資料必須保持穩定，只有在時鐘線上的訊號為低電平期間，資料線上的高電平或低電平狀態才允許變化。 
 

我的理解：雖然只要求在高電平期間保持穩定，但是要有一個提前量，也就是資料在SCL的上升沿到來之前就需準備好，因為在前面I2C匯流排之(一)---概述一文中已經指出，資料是在SCL的上升沿打入到器件(EEPROM)中的。

5.資料的傳送：

　　在I2C總線上傳送的每一位資料都有一個時鐘脈衝相對應（或同步控制），即在SCL序列時鐘的配合下，在SDA上逐位地序列傳送每一位資料。資料位的傳輸是邊沿觸發。

 二、工作過程

　　總線上的所有通訊都是由主控器引發的。在一次通訊中，主控器與被控器總是在扮演著兩種不同的角色。

1.主裝置向從裝置傳送資料

　　主裝置傳送起始位，這會通知總線上的所有裝置傳輸開始了，接下來主機發送裝置地址，與這一地址匹配的slave將繼續這一傳輸過程，而其它slave將會忽略接下來的傳輸並等待下一次傳輸的開始。主裝置定址到從裝置後，傳送它所要讀取或寫入的從裝置的內部暫存器地址； 之後，傳送資料。資料傳送完畢後，傳送停止位：

寫入過程如下：

　　傳送起始位

• 傳送從裝置的地址和讀/寫選擇位；釋放匯流排，等到EEPROM拉低匯流排進行應答；如果EEPROM接收成功，則進行應答；若沒有握手成功或者傳送的資料錯誤時EEPROM不產生應答，此時要求重發或者終止。
• 傳送想要寫入的內部暫存器地址；EEPROM對其發出應答；
• 傳送資料
• 傳送停止位.
• EEPROM收到停止訊號後，進入到一個內部的寫入週期，大概需要10ms，此間任何操作都不會被EEPROM響應；(因此以這種方式的兩次寫入之間要插入一個延時，否則會導致失敗，博主曾在這裡小坑了一下)

　　詳細：

　　需要說明的是：①主控器通過傳送地址碼與對應的被控器建立了通訊關係，而掛接在總線上的其它被控器雖然同時也收到了地址碼，但因為與其自身的地址不相符合，因此提前退出與主控器的通訊；

2.主控器讀取資料的過程：

　　讀的過程比較複雜，在從slave讀出資料前，你必須先要告訴它哪個內部暫存器是你想要讀取的，因此必須先對其進行寫入(dummy write)：

• 傳送起始位；

• 傳送slave地址+write bit set；

• 傳送內部暫存器地址；

• 重新發送起始位，即restart；

• 重新發送slave地址+read bit set；

• 讀取資料

  主機接收器在接收到最後一個位元組後，也不會發出ACK訊號。於是，從機發送器釋放SDA線，以允許主機發出P訊號結束傳輸。 

• 傳送停止位   

詳細：