I2C總線在物理連接上非常簡單，分別由SDA（串行數(shù)據(jù)線）和SCL（串行時鐘線）及上拉電阻組成。通信原理是通過對SCL和SDA線高低電平時序的控制，來產(chǎn)生I2C總線協(xié)議所需要的信號進行數(shù)據(jù)的傳遞。在總線空閑狀態(tài)時，這兩根線一般被上面所接的上拉電阻拉高，保持著高電平。

　　一、 技術(shù)性能：

　　工作速率有100K和400K兩種；

　　支持多機通訊；

　　支持多主控模塊，但同一時刻只允許有一個主控；

　　由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線；

　　每個電路和模塊都有唯一的地址；

　　每個器件可以使用獨立電源

　　二、 基本工作原理：

　　以啟動信號START來掌管總線，以停止信號STOP來釋放總線；

　　每次通訊以START開始，以STOP結(jié)束；

　　啟動信號START后緊接著發(fā)送一個地址字節(jié)，其中7位為被控器件的地址碼，一位為讀/寫控制位R/W，R. /W位為0表示由主控向被控器件寫數(shù)據(jù)，R/W為1表示由主控向被控器件讀數(shù)據(jù)；

　　當(dāng)被控器件檢測到收到的地址與自己的地址相同時，在第9個時鐘期間反饋應(yīng)答信號；

　　每個數(shù)據(jù)字節(jié)在傳送時都是高位（MSB）在前；

　　寫通訊過程：

　　1. 主控在檢測到總線空閑的狀況下，首先發(fā)送一個START信號掌管總線；

　　2. 發(fā)送一個地址字節(jié)（包括7位地址碼和一位R/W）；

　　3. 當(dāng)被控器件檢測到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時發(fā)送一個應(yīng)答信號（ACK）；

　　4. 主控收到ACK后開始發(fā)送第一個數(shù)據(jù)字節(jié)；

　　5. 被控器收到數(shù)據(jù)字節(jié)后發(fā)送一個ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

　　6. 主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個停止位STOP，結(jié)束整個通訊并且釋放總線；

　　讀通訊過程：

　　1. 主控在檢測到總線空閑的狀況下，首先發(fā)送一個START信號掌管總線；

　　2. 發(fā)送一個地址字節(jié)（包括7位地址碼和一位R/W）；

　　3. 當(dāng)被控器件檢測到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時發(fā)送一個應(yīng)答信號（ACK）；

　　4. 主控收到ACK后釋放數(shù)據(jù)總線，開始接收第一個數(shù)據(jù)字節(jié)；

　　5. 主控收到數(shù)據(jù)后發(fā)送ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

　　6. 主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個停止位STOP，結(jié)束整個通訊并且釋放總線；

　 ? ?I2C總線特征

　　I2C總線上的每一個設(shè)備都可以作為主設(shè)備或者從設(shè)備，而且每一個設(shè)備都會對應(yīng)一個唯一的地址（可以從I2C器件的數(shù)據(jù)手冊得知），主從設(shè)備之間就通過這個地址來確定與哪個器件進行通信，在通常的應(yīng)用中，我們把CPU帶I2C總線接口的模塊作為主設(shè)備，把掛接在總線上的其他設(shè)備都作為從設(shè)備。

　　I2C總線上可掛接的設(shè)備數(shù)量受總線的最大電容400pF 限制，如果所掛接的是相同型號的器件，則還受器件地址位的限制。

　　I2C總線數(shù)據(jù)傳輸速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達100kbit/s，快速模式下可達400kbit/s，高速模式下可達3.4Mbit/s。一般通過I2C總線接口可編程時鐘來實現(xiàn)傳輸速率的調(diào)整，同時也跟所接的上拉電阻的阻值有關(guān)。

　　I2C總線上的主設(shè)備與從設(shè)備之間以字節(jié)（8位）為單位進行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

　　 I2C總線協(xié)議

　　I2C協(xié)議規(guī)定，總線上數(shù)據(jù)的傳輸必須以一個起始信號作為開始條件，以一個結(jié)束信號作為傳輸?shù)耐Ｖ箺l件。起始和結(jié)束信號總是由主設(shè)備產(chǎn)生。總線在空閑狀態(tài)時，SCL和SDA都保持著高電平，當(dāng)SCL為高電平而SDA由高到低的跳變，表示產(chǎn)生一個起始條件；當(dāng)SCL為高而SDA由低到高的跳變，表示產(chǎn)生一個停止條件。在起始條件產(chǎn)生后，總線處于忙狀態(tài)，由本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹鲝脑O(shè)備獨占，其他I2C器件無法訪問總線；而在停止條件產(chǎn)生后，本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹鲝脑O(shè)備將釋放總線，總線再次處于空閑狀態(tài)。如圖所示：

　　在了解起始條件和停止條件后，我們再來看看在這個過程中數(shù)據(jù)的傳輸是如何進行的。前面我們已經(jīng)提到過，數(shù)據(jù)傳輸以字節(jié)為單位。主設(shè)備在SCL線上產(chǎn)生每個時鐘脈沖的過程中將在SDA線上傳輸一個數(shù)據(jù)位，當(dāng)一個字節(jié)按數(shù)據(jù)位從高位到低位的順序傳輸完后，緊接著從設(shè)備將拉低SDA線，回傳給主設(shè)備一個應(yīng)答位，此時才認為一個字節(jié)真正的被傳輸完成。當(dāng)然，并不是所有的字節(jié)傳輸都必須有一個應(yīng)答位，比如：當(dāng)從設(shè)備不能再接收主設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)時，從設(shè)備將回傳一個否定應(yīng)答位。數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程如圖所示：

　　在前面我們還提到過，I2C總線上的每一個設(shè)備都對應(yīng)一個唯一的地址，主從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是建立在地址的基礎(chǔ)上，也就是說，主設(shè)備在傳輸有效數(shù)據(jù)之前要先指定從設(shè)備的地址，地址指定的過程和上面數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程一樣，只不過大多數(shù)從設(shè)備的地址是7位的，然后協(xié)議規(guī)定再給地址添加一個最低位用來表示接下來數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍?表示主設(shè)備向從設(shè)備寫數(shù)據(jù)，1表示主設(shè)備向從設(shè)備讀數(shù)據(jù)。如圖所示：