1.IIC通信协议简介
I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由Phiilps公司开发的， 由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要USART、CAN等通讯协议的外部收发设备， 被广泛地使用在多个集成电路(IC)间的通讯。
1.1 IIC物理层
它的物理层有如下特点：
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它是一个支持多设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。 在一个I2C通讯总线中，可连接多个I2C通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。
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一个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 (SCL)。 数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
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每个连接到总线的设备都有一个独立的设备地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。 其中地址是一个七位或十位的数字。
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总线通过上拉电阻接到电源。当I2C设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲， 都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。
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多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
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具有三种传输模式：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 3.4Mbit/s，但目前大多I2C设备尚不支持高速模式。
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连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制 。
1.2 IIC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等环节。
- IIC 3种基本读写过程
这些图表示的是主机和从机通讯时，SDA线的数据包序列。
1.其中S表示由主机的I2C接口产生的传输起始信号(S)，这时连接到I2C总线上的所有从机都会接收到这个信号。
2.起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来广播 的从机地址信号 (SLAVE_ADDRESS)。 在I2C总线上，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。 根据I2C协议，这个从机地址可以是7位或10位。
3.在地址位之后，是传输方向的选择位，该位为0，表示后面的数据传输方向是由主机传输至从机，即主机向从机写数据。该位为1，则相反，即主机由从机读数据。
4.从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。
写数据方向:
若配置的方向传输位为 “写数据” 方向，即第一幅图的情况，广播完地址，接收到应答信号后， 主机开始正式向从机 传输数据(DATA) ，数据包的大小为8位，主机每发送完一个字节数据， 都要等待从机的应答信号(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。 当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号(P)，表示不再传输数据。
读数据方向:
若配置的方向传输位为 “读数据” 方向，即第二幅图的情况，广播完地址，接收到应答信号后， 从机开始向主机 返回数据(DATA) ，数据包大小也为8位，从机每发送完一个数据， 都会等待主机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以返回N个数据，这个N也没有大小限制。 当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NACK)，则从机自动停止数据传输。
复合格式:
除了基本的读写，I2C通讯更常用的是 复合格式 ，即第三幅图的情况，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寻找到从设备后，发送一段“数据”， 这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址(注意区分它与SLAVE_ADDRESS的区别)； 在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。