# I2C协议

## 硬件连接

I2C在硬件上的接法如下所示，主控芯片引出两条线SCL、SDA线，在一条I2C总线上可以接很多I2C设备，我们还会放一个上拉电阻。

![](media/005_i2c_hardware_connect.png)



## IIC传输数据的格式

### 写操作

流程如下：

* 主芯片要发出一个start信号
* 然后发出一个设备地址(用来确定是往哪一个芯片写数据)，方向(读/写，0表示写，1表示读)
* 从设备回应(用来确定这个设备是否存在)，然后就可以传输数据
* 主设备发送一个字节数据给从设备，并等待回应
* 每传输一字节数据，接收方要有一个回应信号（确定数据是否接受完成)，然后再传输下一个数据。
* 数据发送完之后，主芯片就会发送一个停止信号。

下图：白色背景表示"主→从"，灰色背景表示"从→主"

![](media/007_i2c_write.png)

### 读操作

流程如下：

* 主芯片要发出一个start信号
* 然后发出一个设备地址(用来确定是往哪一个芯片写数据)，方向(读/写，0表示写，1表示读)
* 从设备回应(用来确定这个设备是否存在)，然后就可以传输数据

* 从设备发送一个字节数据给主设备，并等待回应
* 每传输一字节数据，接收方要有一个回应信号（确定数据是否接受完成)，然后再传输下一个数据。
* 数据发送完之后，主芯片就会发送一个停止信号。

下图：白色背景表示"主→从"，灰色背景表示"从→主"

![](media/008_i2c_read.png)



### I2C信号

I2C协议中数据传输的单位是字节，也就是8位。但是要用到9个时钟：前面8个时钟用来传输8数据，第9个时钟用来传输回应信号。传输时，先传输最高位(MSB)。

* 开始信号（S）：SCL为高电平时，SDA山高电平向低电平跳变，开始传送数据。
* 结束信号（P）：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
* 响应信号(ACK)：接收器在接收到8位数据后，在第9个时钟周期，拉低SDA
* SDA上传输的数据必须在SCL为高电平期间保持稳定，SDA上的数据只能在SCL为低电平期间变化

I2C协议信号如下：

![image-20210220151524099](media/009_i2c_signal.png)