原理介绍不多说，直接分析
先看IIC的一些特性
由下图可以知道，IIC的传输是同步传输的，具有强制性的起始信号、停止信号、ACK响应信号、7位的从机地址。但是时钟拉伸（每一个时钟脉冲的时间）、软件复位等可以用户自定义，还可以选择10位从机地址的设备，这解决了IIC只能接128个设备的限制问题。并且在挂载多个从机的情况下，可以设置起始字节（start byte）。
关于总线的逻辑0和逻辑1
由于可以连接各种各样的设备，总线的逻辑上的“0”(LOW)和“1”(HIGH)的级别不是固定的，而是依赖于VDD的相关级别。输入参考级别设置一般为VDD的30%和70%；
| VIL为0.3VDD | 逻辑0 |
|---|---|
| VIH为0.7VDD | 逻辑1 |
数据传输的有效性
由以下时序图可知，如果要数据能够有效传输，要先使数据线稳定，换个说法就是要先发数据，再给时钟脉冲（上升沿），当SCL为低电平时传输的数据允许变更。
并且SDA线上传输的每个字节必须是8位长。每次传输可以传输的字节数不受限制。每个字节后面必须有一个确认位。
完整的数据传输时序图
如图是I2C的一个完整的数据传输的时序图，在这种传输中，就可以实现读/写格式的各种组合。
起始和结束
红框处分别为起始信号和停止信号
- 起始信号的产生过程：保持SCL为高电平，SDA产生一个下降沿，然后SCL拉低，一个START信号产生；
void i2c_Start(void)
{
EEPROM_I2C_SDA_1();
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SDA_0();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
- 停止信号的产生过程：保持SCL为高电平，SDA产生一个上升沿，一个STOP信号产生。
void i2c_Stop(void)
{
EEPROM_I2C_SDA_0();
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SDA_1();
}
除此之外，还有发送数据和接收数据的时序。
发送和接收
启动IIC传输后发送的第一个字节
发送数据的过程：
一个CLK对应发送一个bit，先将SCL拉低，然后准备好要发送的数据，然后将SCL拉高，产生一个CLK时钟脉冲，数据就能直接发往从机；其中（ucByte & 0x80）表示从高位（MSB）开始发送直到最低位（LSB），每发送完一个位后ucByte左移一位，确保每一位的数据都能正确发送，最后将SCL重新拉低。
void i2c_SendByte(uint8_t ucByte)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
EEPROM_I2C_SCL_0(); //这个可以不用，因为最后SCL清0了
i2c_Delay();
if (ucByte & 0x80)
{
EEPROM_I2C_SDA_1();
}
else
{
EEPROM_I2C_SDA_0();
}
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
ucByte <<= 1; /* 左移一个bit */
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
}
接收数据的过程：
还是这张图
一个CLK对应发送一个bit，先将SCL拉低，然后先进行数据为的左移，此时由从机发来的数据已经准备好发往主机了，或者说已经到主机家门口了，主机只要将SCL拉高，产生一个SCK信号即一个时钟脉冲，就可以接收到一个bit，然后用EEPROM_I2C_SDA_READ()读取这个bit，bit == 1则加1，bit ==0就不做操作。每次循环都是先左移再接收数据，这种顺序，在第一次左移时，对数据没有影响；在之后的每次循环，可以保证每个bit写入正确的位置，防止数据位错位。等循环结束后，将数据取出，就完成了一次8bit数据的读取。
uint8_t i2c_ReadByte(void)
{
uint8_t i;
uint8_t value = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
EEPROM_I2C_SCL_0();//这个可以不用，因为最后SCL清0了
i2c_Delay();
value <<= 1;
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
if (EEPROM_I2C_SDA_READ())
{
value++;
}
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
return value;
}
ACK信号和NACK信号
ACK信号：在大于一个时钟脉冲的时间保持SDA为低电平
void i2c_Ack(void)
{
EEPROM_I2C_SDA_0(); /* CPU驱动SDA = 0 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
}
NACK信号：在大于一个时钟脉冲的时间保持SDA为高电平
void i2c_NAck(void)
{
EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU驱动SDA = 1 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
读取一个ACK信号
该函数用于读取ACK应答信号，并返回读取的状态。
过程也是老样子，在一个时钟脉冲下完成的。在产生时钟脉冲前，要释放SDA总线，即将SDA拉高。（因为SDA返回0表示正确应答，返回1则表示无IIC设备响应，所以要先保证它在未响应状态），然后给一个时钟脉冲，并判断SDA的值，SDA返回0表示正确应答，返回1则表示无IIC设备响应。
存在一个迷惑：CPU释放SDA总线的时候，SDA = 1或者 SDA = 0都可以保证程序运行，但是不加IIC就跑不起来。
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{
uint8_t re;
EEPROM_I2C_SCL_0();//这个可以不用，因为最后SCL清0了
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */
i2c_Delay();
if (EEPROM_I2C_SDA_READ()) /* CPU读取SDA口线状态 */
{
re = 1;
}
else
{
re = 0;
}
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
return re;
}
向从机发送数据的完整过程
发送一个8bit数据
发送多个8bit数据
总体的一个过程：
- 主机发送start信号；
- 主机发送从机地址，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读；
- 从机返回ACK响应信号；
- 主机发送要给从机写入数据的地址；（有的设备不用）
- 从机返回ACK响应信号；
- 主机发送数据；
- 从机返回ACK响应信号；
- 重复第6和7步，直到从机返回一个NACK非响应信号；
- 主机发送停止信号，结束数据传输。
读取从机发来的数据
读一个8bit数据
读多个8bit数据
总体的一个过程：
? 先向从机写入从机地址，因为IIC总线上可能不止一台从机设备，只有地址相等的从机才会返回应答，才可以进行之后的步骤；之后发送要读取数据的地址；再重启IIC总线，发送从机地址并改为读数据模式；接下来就可以读取数据直到主机发送非响应信号为止。
- 主机发送start信号；
- 主机发送从机地址，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读；
- 从机返回ACK响应信号；
- 主机发送要给从机写入数据的地址；（有的设备不用）
- 从机返回ACK响应信号；
- 重新启动IIC总线，发送start信号；（前面步骤的目的向从机传送地址，下面开始读取数据）
- 主机发送从机地址，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读；
- 从机返回ACK响应信号；
- 主机接收数据；
- 从机返回ACK响应信号；
- 重复第9和01步，直到从机返回一个NACK非响应信号；
- 主机发送停止信号，结束数据传输。
检测IIC设备是否存在
要检测IIC设备是否存在，只需要向设备发送设备地址，然后读取设备是否返回应答信号即可。
返回值 0 表示正确即对应地址的设备存在， 返回1表示未探测到IIC设备。
uint8_t ee_CheckDevice(uint8_t _Address)
{
uint8_t ucAck;
i2c_Start(); /* 发送启动信号 */
/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
i2c_SendByte(_Address | EEPROM_I2C_WR);
ucAck = i2c_WaitAck(); /* 检测设备的ACK应答 */
i2c_Stop(); /* 发送停止信号 */
i2c_NAck(); /*若输入的是读地址，需要产生非应答信号*/
return ucAck;
}
其他事项
以上代码的一些相关宏定义
#define EEPROM_I2C_SCL_1() GPIO_SetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SCL_PIN) /* SCL = 1 */
#define EEPROM_I2C_SCL_0() GPIO_ResetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SCL_PIN) /* SCL = 0 */
#define EEPROM_I2C_SDA_1() GPIO_SetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN) /* SDA = 1 */
#define EEPROM_I2C_SDA_0() GPIO_ResetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN) /* SDA = 0 */
#define EEPROM_I2C_SDA_READ() GPIO_ReadInputDataBit(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN) /* 读SDA口线状态 */
在模拟IIC时，引脚最好加上拉电阻，并将引脚配置为开漏输出。
如果要使用10位地址的从机设备，以下是对应的时序图
发送数据
接收数据
由以上时序图可知，无论是发送还是接收的时序图，只比7bit地址对应的发送和接收时序多了【TARGET ADDRESS 2nd BYTE】的部分，即在发送完10bit地址的高7位后，还要进行一次剩下地址的位的发送。