I2C协议的解析

I2C协议的产生

I2C通讯协议由Phiilps公司开发，由于引脚少，硬件实现简单，可拓展性强，不需要

USART，CAN等通讯协议的外部收发设备，被广泛使用在多个集成电路IC间的通讯。

I2C协议的物理层

1)支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个I2C通讯总线中，可链接多个I2C通讯设备

支持多个通讯主机及多个通讯从机

2)I2C总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线SDA，一条串行时钟线SXL。

数据线就是用来表示数据，时钟线用来数据收发同步

3)每个设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问

4)总线通过上拉电阻接到电源。当I2C设别空闲的时候输出高阻态，而当所有的设备都空闲

都输出高阻态时，上拉电阻把总线拉成高电平。

5)多个主机同时使用总线的时候，为防止数据冲突，会利用总裁的方式决定由那个设备占用总线

6)具备三种传输模式：标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s ，

高速模式下可达到3.4Mbit/s 但是目前大多数是I2C都不支持高速模式

7)链接到相同总线的I2C数量受到总线的最大电容400pF 限制。

协议层

I2C的协议定义了通讯的起始和停止信号，数据有效性，响应，仲裁，时钟同步和地址广播

其实信号产生之后，所有的从机就开始等待主机接下来广播的从机地址信号（SALAVE_ADDRESS）.

在I2C总线上每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址和某个设备地址相同时，这个设备就被选中，没有被选中的设备就会忽略之后的数据信号。

根据I2C协议，地址可以为7位或者10位，但是常用的是7位。

在地址位之后是传输方向的选择位，该位为0时，表示后面的数据传输方向是由主机至从机传输的，即主机向从机写数据。

该位为1是则相反，主机由从机读数据。

从机接收到匹配的地址之后主机或从机就会返回一个I应答信号(ack)或非应答信号NACK，只有接收到应答信号之后主机才可以发送或者接收数据。

写数据

即第一幅图。主机开始正式的向从机传输数据（data）数据包的大小为8位，主机没每发送完一个字节的数据都要等从机的应答信号ACK，重复这个过程，可以向从机传输N个数据，这个N没有大小限制。当数据传输结束之后，

主机向从机发送一个停止传输信号§,表示不再传输。

读数据

第二幅图。从机机开始正式的向主机机返回数据（data）数据包的大小为8位，从机每发送完一个字节的数据都要等主机的应答信号ACK，重复这个过程，可以向从机传输N个数据，这个N没有大小限制。当数据传输结束之后，

主机向从机发送一个停止传输信号§,表示不再传输。

读写数据

I2C最常用的还是复合方式，第三幅图。该传输过程有两次起始信号S。一般在第一次传输中，主机通过SLAVE_ADDRESS寻找到从设备之后，

再发送一段“数据”，这段数据通常表示从设备内部的寄存器或存储地址（注意区分它和SLAVE_ADDRESS的区别）

在第二次传输中，对该地址进行读或者写。总的来说就是第一次通讯告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。