在電子設計開發中I2C大家已經很熟悉了，每一種電子產品小到電子開關，大到衛星通信都會利用的I2C總線。據統計I2C在電子產品中占據了93%的份額，幾乎任何一種電路都要使用。

I2C是由PHILIPS公司在1980年開發的兩線式串行總線，至今已經發展30多年的歷史了。古老的電子產品中就已經在使用I2C總線了。I2C總線在所有總線中是最簡單，最穩定的一種，由于發展歷史久遠，所以I2C總線出現了多種版本。但是萬變不離其中，有的廠商甚至在原有I2C總線的基礎上，自己改變了總線時序，成為獨有的I2C。但是基本原理不變。

我遇到過很多人在問我，自己的I2C程序明明已經調試好，可換了個芯片就通信失敗了，不能讀取數據了。都是I2C的元器件，只是芯片廠家不同。在這里我告訴大家，這總線歷史悠久，各種版本的要有幾十種甚至幾百種了，所有版本的通信格式，協議都一樣，只是時間不同了，因為有的芯片廠家更改了時序中的時鐘周期。所以大家遇到這種問題，只需調整延時，其余不動即可，不必不知所措，亂找問題。

I2C總線從機設備最多支持127個，主要是通過串行數據（SDA）線和串行時鐘 （SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個器件都有一個唯一的地址。

I2C總線有三種數據傳輸速度：標準，快速模式和高速模式。標準的是100Kbps，快速模式為400Kbps，高速模式支持快至3.4Mbps的速度。所有的與次之傳輸速度的模式都是兼容的。I2C總線支持7位和10位地址空間設備和在不同電壓下運行的設備。

TTL電平與COMS在I2C這里通用。是相互兼容的。

由于I2C的模式多種多樣，我就給大家講一種常用的7位尋址模式的通信，還有10位模式，大家可以自行找資料去了解，這種10位模式的較少。

總線通信流程大概分為四部分。1.啟動—2.數據傳輸—3.應答—4.結束。

啟動與結束：

SCL 線是高電平時，SDA 線從高電平向低電平切換，這個情況表示起始條件；

SCL 線是高電平時，SDA 線由低電平向高電平切換，這個情況表示停止條件。

數據傳輸：

發送到SDA 線上的每個字節必須為8 位，每次傳輸可以發送的字節數量不受限制。每個字節后必須跟一個響應位。首先傳輸的是數據的最高位（MSB），如果從機要完成一些其他功能后（例如一個內部中斷服務程序）才能接收或發送下一個完整的數據字節，可以使時鐘線SCL 保持低電平，迫使主機進入等待狀態，當從機準備好接收下一個數據字節并釋放時鐘線SCL 后數據傳輸繼續。

數據應答：

數據傳輸必須帶響應，相關的響應時鐘脈沖由主機產生。在響應的時鐘脈沖期間發送器釋放SDA 線（高）。

在響應的時鐘脈沖期間，接收器必須將SDA 線拉低，使它在這個時鐘脈沖的高電平期間保持穩定的低電平。

以上是基本的通信流程，當然這通信是離不開時鐘線的SCL。

時鐘同步：

所有主機在SCL線上產生它們自己的時鐘來傳輸I2C總線上的報文。數據只在時鐘的高電平周期有效，因此需要一個確定的時鐘進行逐位仲裁。

時鐘同步通過線與連接I2C 接口到SCL 線來執行。這就是說SCL 線的高到低切換會使器件開始數它們的低電平周期，而且一旦器件的時鐘變低電平，它會使SCL 線保持這種狀態直到到達時鐘的高電平。但是如果另一個時鐘仍處于低電平周期，這個時鐘的低到高切換不會改變SCL 線的狀態。因此SCL 線被有最長低電平周期的器件保持低電平。此時低電平周期短的器件會進入高電平的等待狀態。當所有有關的器件數完了它們的低電平周期后，時鐘線被釋放并變成高電平。之后，器件時鐘和SCL線的狀態沒有差別，而且所有器件會開始數它們的高電平周期。首先完成高電平周期的器件會再次將SCL線拉低。

這樣產生的同步SCL 時鐘的低電平周期由低電平時鐘周期最長的器件決定，而高電平周期由高電平時鐘周期最短的器件決定。

7位尋址方式：

第一個字節的頭7 位組成了從機地址，最低位（LSB）是第8 位，它決定了傳輸的方向。第一個字節的最低位是“0”，表示主機會寫信息到被選中的從機；“1”表示主機會向從機讀信息，當發送了一個地址后，系統中的每個器件都在起始條件后將頭7 位與它自己的地址比較，如果一樣，器件會判定它被主機尋址，至于是從機接收器還是從機發送器，都由R/W 位決定的。

下面是I2C的時序圖與對應程序，程序已經調試通過，大家可以使用，但是大家記住一點，不同廠家芯片時鐘周期會不同。本人以51單片機，keil4開發環境，12M晶振調試通過。從機芯片是AT24C08芯片。

起始與停止總線：

I2C總線程序起始與停止：

I2C讀寫時序：

I2C讀寫單個字節：

I2C應答與非應答時序：

I2C多字節連續讀寫時序：

以上程序調試通過，直接使用即可。但根據不同廠家的芯片可能時序會有不同，如遇通信不正常，可改變延時。基本給大家把I2C的基本通信總結了一下。由于I2C種類版本繁多，但基本原理相同，這里不一一舉例。

責任編輯：haq