一、简介
I2C（Inter-integrated Circuit）总线支持设备之间的短距离通信，它需要两根信号线来完成信息交换（一根SDA,串行数据线；一根SCL，串行时钟线）。I2C最早是飞利浦在1982年开发设计并用于自己的芯片上，一开始只允许100kHz、7-bit标准地址。1992年，I2C的第一个公共规范发行，增加了400kHz的快速模式以及10-bit扩展地址。在I2C的基础上，1995年Intel提出了“System Management Bus” (SMBus)，用于低速设备通信，SMBus 把时钟频率限制在10kHz100kHz，但I2C可以支持0kHz5MHz的设备：普通模式（100kHz即100kbps）、快速模式（400kHz）、快速模式+（1MHz）、高速模式。
二、I2c协议
1.开始条件
为了标识传输正式启动，master设备会将SCL置为高电平（当总线空闲时，SDA和SCL都处于高电平状态），然后将SDA拉低，这样，所有slave设备就会知道传输即将开始。如果两个master设备在同一时刻都希望获得总线的所有权，那么谁先将SDA拉低，谁就赢得了总线的控制权。在整个通信期间，可以存在多个start来开启每一次新的通信序列。
2.地址帧
用于master指明消息发往哪个slave。
地址帧总是在一次通信的最开始出现。一个7-bit的地址是从最高位（MSB）开始发送的，这个地址后面会紧跟1-bit的操作符，1表示读操作，0表示写操作。
接下来的一个bit是NACK/ACK，当这个帧中前面8bits发送完后，接收端的设备获得SDA控制权，此时接收设备应该在第9个时钟脉冲之前回复一个ACK（将SDA拉低）以表示接收正常，如果接收设备没有将SDA拉低，则说明接收设备可能没有收到数据（如寻址的设备不存在或设备忙）或无法解析收到的消息，如果是这样，则由master来决定如何处理（stop或repeated start condition）。
3.数据帧
由master发往slave的数据（或由slave发往master），每一帧是8-bit的数据。
在地址帧发送之后，就可以开始传输数据了。Master继续产生时钟脉冲，而数据则由master（写操作）或slave（读操作）放到SDA上。每个数据帧8bits，数据帧的数量可以是任意的，直到产生停止条件。每一帧数据传输（即每8-bit）之后，接收方就需要回复一个ACK或NACK（写数据时由slave发送ACK，读数据时由master发送ACK。当master知道自己读完最后一个byte数据时，可发送NACK然后接stop condition）。
4.停止条件
当所有数据都发送完成时，master将产生一个停止条件。停止条件定义为：在SDA置于低电平时，将SCL拉高并保持高电平，然后将SDA拉高。
注意：在正常传输数据过程中，当SCL处于高电平时，SDA上的值不应该变化，防止意外产生一个停止条件。
5.重复开始条件
SDA在SCL低电平时拉高，然后SCL拉高。接着master就可以产生一个开始条件继续新的消息传输。
6.时钟拉伸，时钟同步，总线仲裁
三、I2C的读写流程
1.写寄存器的标准流程
- Master发起START
- Master发送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK
- Slave发送ACK
- Master发送reg addr（8bit），等待ACK
- Slave发送ACK
- Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK
- Slave发送ACK
- 第6步和第7步可以重复多次，即顺序写多个寄存器
- Master发起STOP
2.读寄存器的标准流程
- Master发送I2C addr（7bit）和w操作1（1bit），等待ACK
- Slave发送ACK
- Master发送reg addr（8bit），等待ACK
- Slave发送ACK
- Master发起START
- Master发送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK
- Slave发送ACK
- Slave发送data（8bit），即寄存器里的值
- Master发送ACK
- 第8步和第9步可以重复多次，即顺序读多个寄存器
