I2C總線基本工作原理：

　　以啟動信號START來掌管總線，以停止信號STOP來釋放總線；

　　每次通訊以START開始，以STOP結(jié)束；

　　啟動信號START后緊接著發(fā)送一個地址字節(jié)，其中7位為被控器件的地址碼，一位為讀/寫控制位R/W，R. /W位為0表示由主控向被控器件寫數(shù)據(jù)，R/W為1表示由主控向被控器件讀數(shù)據(jù)；

　　當(dāng)被控器件檢測到收到的地址與自己的地址相同時，在第9個時鐘期間反饋應(yīng)答信號；

　　每個數(shù)據(jù)字節(jié)在傳送時都是高位（MSB）在前；

　　I2C總線寫通訊過程：

　　1. 主控在檢測到總線空閑的狀況下，首先發(fā)送一個START信號掌管總線；

　　2. 發(fā)送一個地址字節(jié)（包括7位地址碼和一位R/W）；

　　3. 當(dāng)被控器件檢測到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時發(fā)送一個應(yīng)答信號（ACK）；

　　4. 主控收到ACK后開始發(fā)送第一個數(shù)據(jù)字節(jié)；

　　5. 被控器收到數(shù)據(jù)字節(jié)后發(fā)送一個ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

　　6. 主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個停止位STOP，結(jié)束整個通訊并且釋放總線；

　　總線信號分析

　　1. 總線空閑狀態(tài)

　　I2C總線總線的SDA和SCL兩條信號線同時處于高電平時，規(guī)定為總線的空閑狀態(tài)。此時各個器件的輸出級場效應(yīng)管均處在截止?fàn)顟B(tài)，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高。

　　2. 啟動信號START

　　時鐘信號SCL保持高電平，數(shù)據(jù)信號SDA的電平被拉低（即負(fù)跳變）。啟動信號必須是跳變信號，而且在建立該信號前必修保證總線處于空閑狀態(tài)；

　　3. 停止信號STOP

　　時鐘信號SCL保持高電平，數(shù)據(jù)線被釋放，使得SDA返回高電平（即正跳變），停止信號也必須是跳變信號。

　　4. 數(shù)據(jù)傳送

　　SCL線呈現(xiàn)高電平期間，SDA線上的電平必須保持穩(wěn)定，低電平表示0（此時的線電壓為地電壓），高電平表示1（此時的電壓由元器件的VDD決定）。只有在SCL線為低電平期間，SDA上的電平允許變化。

　　5. 應(yīng)答信號ACK

　　I2C總線的數(shù)據(jù)都是以字節(jié)（8位）的方式傳送的，發(fā)送器件每發(fā)送一個字節(jié)之后，在時鐘的第9個脈沖期間釋放數(shù)據(jù)總線，由接收器發(fā)送一個ACK（把數(shù)據(jù)總線的電平拉低）來表示數(shù)據(jù)成功接收。

　　6. 無應(yīng)答信號NACK

　　在時鐘的第9個脈沖期間發(fā)送器釋放數(shù)據(jù)總線，接收器不拉低數(shù)據(jù)總線表示一個NACK，NACK有兩種用途：

　　a. 一般表示接收器未成功接收數(shù)據(jù)字節(jié)；

　　b. 當(dāng)接收器是主控器時，它收到最后一個字節(jié)后，應(yīng)發(fā)送一個NACK信號，以通知被控發(fā)送器結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送，并釋放總線，以便主控接收器發(fā)送一個停止信號STOP。

　　I2C總線是由Philips公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器和外圍設(shè)備。

　　I2C總線支持多主控模式，任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主設(shè)備。主控能夠控制數(shù)據(jù)的傳輸和時鐘頻率，在任意的時刻只能有一個主控。

　　組成I2C總線的兩個信號為數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL。為避免總信號線的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端必須是開漏輸出或集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的“線與”邏輯，I2C總線上任意器件輸出低電平都會使相應(yīng)總線上的信號線變低。

　　總線空閑時，上拉電阻使SDA和SCL線都保持高電平。

　　數(shù)據(jù)線 SDA 的電平狀態(tài)必須在時鐘線 SCL 處于高電平期間保持穩(wěn)定不變。SDA 的電平狀態(tài)只有在 SCL 處于低電平期間才允許改變。但是在 I2C總線的起始和結(jié)束時例外。

　　當(dāng)SCL穩(wěn)定在高電平時，SDA由高到低的變化將產(chǎn)生一個開始位，而由低到高的變化則產(chǎn)生一個停止位。開始位和停止位都是由I2C主設(shè)備產(chǎn)生的。如果從設(shè)備采用7位地址，則主設(shè)備在發(fā)起傳輸前，需先發(fā)送一字節(jié)的地址信息，前7位為設(shè)備地址，最后1位為讀寫標(biāo)志。之后每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也是一個字節(jié)，從MSB位（Most Significant Bit 最高有效位，對應(yīng)有LSB： Least Significant Bit 最低有效位）開始傳輸。每個字節(jié)傳完后，在SCL的第9個上升沿到來之前，接受方應(yīng)該發(fā)出一個ACK位。

　　應(yīng)答位的時鐘脈沖仍由主機(jī)產(chǎn)生，而應(yīng)答位的數(shù)據(jù)狀態(tài)則遵循“誰接收誰產(chǎn)生”的原則，即總是由接收器產(chǎn)生應(yīng)答位。主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時，應(yīng)答位由從機(jī)產(chǎn)生；主機(jī)從從機(jī)接收數(shù)據(jù)時，應(yīng)答位由主機(jī)產(chǎn)生。I2C總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：應(yīng)答位為 0 表示接收器應(yīng)答（ACK） ，常常簡記為 A；為 1 則表示非應(yīng)答（NACK） ，常常簡記為NA。發(fā)送器發(fā)送完 LSB 之后，應(yīng)當(dāng)釋放 SDA 線（拉高 SDA，輸出晶體管截止） ，以等待接收器產(chǎn)生應(yīng)答位。

　　在切換數(shù)據(jù)的傳輸方向時，可以不必先產(chǎn)生停止條件再開始下次傳輸，而是直接再一次產(chǎn)生開始條件。I2C 總線在已經(jīng)處于忙的狀態(tài)下，再一次直接產(chǎn)生起始條件的情況被稱為重復(fù)起始條件。例如：訪問某一具有 I2C總線接口的 E2PROM 存儲器時，主機(jī)先向存儲器輸入存儲單元的地址信息（發(fā)送數(shù)據(jù)） ，然后再讀取其中的存儲內(nèi)容（接收數(shù)據(jù)）。

　　帶有 I2C 總線的器件除了有從機(jī)地址（Slave Address）外，還可能有子地址。從機(jī)地址是指該器件在 I2C 總線上被主機(jī)尋址的地址， 而子地址是指該器件內(nèi)部不同部件或存儲單元的編址。 與從機(jī)地址一樣，子地址實際上也是像普通數(shù)據(jù)那樣進(jìn)行傳輸?shù)模瑐鬏敻袷饺匀皇桥c數(shù)據(jù)相統(tǒng)一的，區(qū)分傳輸?shù)牡降资堑刂愤€是數(shù)據(jù)要靠收發(fā)雙方具體的邏輯約定。子地址的長度必須由整數(shù)個字節(jié)組成，可能是單字節(jié)（8 位子地址） ，也可能是雙字節(jié)（16 位子地址） ，還可能是 3 字節(jié)以上，這要看具體器件的規(guī)定。