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简述
集成电路互连总线I2C用于连接嵌入式处理器及外围器件，是广泛采用的一种串行半双工传输总线标准。主动发起数据传输操作的I2C器件为主控器件。由飞利浦公司在上世纪八十年代发展，用于嵌入式处理器连接外围低速设备的一种通信总线。
（IIC（Inter-Integrated Circuit（集成电路总线））_百度百科 (baidu.com)）
I2C总线接口少，控制方式简单，器件封装紧凑，通信速率一般100kb/s、400kb\s，高速I2C速率可达3.4Mb/s以上。另外，I2C通信设备都有自己的地址，以确保数据传输的稳定性。
I2C总线仅两条信号线：数据线SDA，数据必须在时钟高电平期间保持稳定；时钟线SCL，为I2C通信提供时序服务，按位传输数据，正常的数据位转换必须是在时钟周期的低电平内发生。。一般嵌入式处理器供I2C总线接口四种模式：主发送模式、主接收模式、从发送模式和从接受模式。SCL和SDA与其他I1C总线处理器或设备同名端相连，在SCL和SDA线上要上拉电阻，大小由速度和容性负载决定一般在3.3K-10K之间。
软件IIC：软件IIC通信是指处理器采用两个I/O端口模拟出来的IIC，用软件控制管脚状态以模拟I2C通信波形，软件模拟寄存器的工作方式。 ? 硬件IIC：硬件I2C对应芯片上的I2C外设，有相应I2C驱动电路，其所使用的I2C管脚也是专用的，硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置。效率相比，硬件IIC高于软件IIC。
关于I2C操作时序，以下通过STM32驱动展示：
（1）启动和停止条件
SCL和SDA两信号线同时拉高后，SDA在SCL信号保持高电平期间由高电平转换为低电平，表示启动总线操作，起始信号。
void IIC_Start(void)//起始信号
{
SDA_OUT(); ? ? //sda信号线输出模式，
IIC_SDA=1; ? //时钟线、信号线拉高 ?
IIC_SCL=1;
delay_us(4);
IIC_SDA=0; ? //START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(4);
IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
类似，A在SCL信号保持高电平期间由低电平转换为高电平，表示停止总线操作，停止信号。SDA和SCL信号线，由低电平转换为高电平，总线工作停止，恢复为空闲状态。
void IIC_Stop(void)//停止信号
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1; //发送I2C总线结束信号
delay_us(4); ?
}
（2）数据传输格式
对于从设备，I2C通信设备一般在出厂时设定了器件的七位从地址（address）
其写地址为 ( address<<1 )，读地址为 ( address<<1 ) + 1 。 而若为八位地址，则一般器件地址就表示写地址。
数据位传送时，保持高位在前，低位在后。I2C总线通信时可分为单字节传输和多字节传输，单字节和多字节其实本质上没有什么区别，无非就是停止位后移，在每个数据字节传输完毕时，给予应答信号作为双方通讯确定标志。
通信起始信号发出，主发送设备发出从地址设备七位地址，选中从设备，接着发出一位读/写位，表示操作类型。
I2C通信数据量：Trans_data = Start （起始）+ n * Bytes（数据）+ n * ack（应答） + Stop（停止）
（3）应答（ACK）信号传达
主设备每对一字节发送，会停下来发送等待应答信号，就好比聊天时，等待对方回应，确定对方的在线状态。
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败 ； 0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN(); ? ? //SDA设置为输入，接收从设备信号 ?
IIC_SDA=1;delay_us(1); ?
IIC_SCL=1;delay_us(1);
while(READ_SDA)
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_Stop(); ? //接收失败，判定设备离线，结束通信
return 1;
}
}
IIC_SCL=0;//时钟输出0 ?
return 0; ?
}
ACK信号出现在SCL信号的第九个时钟脉冲上，有效应答ACK在SDA上呈现低电平。
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答 ? ?
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
（4）读/写操作
以写入数据为例示图：
?
?发送模式下，数据发送后，I2C接口将处于等待状态，SCL线保持为低电平，直到有新数据写入发送寄存器，SCL线才被释放，继续发送数据。
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答 ；0，无应答 ?
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? u8 t; ?
SDA_OUT(); ? ?
? IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
? for(t=0;t<8;t++)
? { ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
? ? ? txd<<=1; ?
delay_us(2); ?
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
? }
} ? ?
接收模式下，I2C接口接收到数据后，将处于等待状态，直到接收寄存器内容读取后，才释放SCL信号。
（5）I2C总线仲裁
I2C总线属于支持可多主多从的总线，允许拥有一个或多个主发送设备和若干从设备，因此，在多主多从情况下，对于总线的仲裁是不可或缺的。
总线在被启动后，没发送一个数据位时都要对自己的输出电平进行检测，若检测到电平和自己发出的电平相同，就会继续占用总线。仲裁发生在SCL为高电平期间。
另外，总线仲裁遵循低电平优先原则，I2C总线仲裁机制是靠自身接口的特殊结构实现。
（6）异常中断条件处理
没有从设备对主机发出的地址进行确认时，SDA线将被拉高，主控器件将发出停止信号终止传送。
根据IIC协议,IIC从机可以在通讯过程中通过拉低SCL线迫使主机进入等待状态,当从机准备好之后再释放SCL线继续数据传输，SCL被拉低进入中断，需外部操作释放。