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I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由飞利浦半导体（现恩智浦半导体）于 1982 年研发的两线式串行通信标准，其发明源于当时电子设备的通信痛点，后续凭借独特优势逐步成为电子领域的重要通信协议。其两根通信线为SCL和SDA

• I2C电路规范

1. 所有I2C设备的SCL通信线连在一起，SDA连在一起
2. 设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
3. SCL和SDA个添加一个上来电阻，组值一般为4.7kΩ
4. 开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与的功能”，此设计主要是为了解决多机通信互相干扰的问题

• 开漏输出模式原理图

当输出1时，三极管断开，引脚浮空

当输出0时，三极管闭合，引脚接地

• I2C的时序结构

1. 起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平

终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

如上图所示，虚线框内即为重要部分左侧示意图记为S(START)，右侧示意图记为P(PAUSE)

1. 发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环该过程8次即可发送一个字节。

虚线框处为重要部分，记为S：(SEND BYTE)

SCL在B7高电平阶段即为读取数据阶段，需要注意的是示意图中SDA处两条线并非同时存在，在一个时间节点只有存在一个进程，示意图表示的是两种不同的情况，由低电平转为高电平即为发送1，由高电平转为低电平即为发送0

2.接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位一次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）

将该部分记为R(RECIEVE BYTE)

示意图表示的是两种不同的情况，由低电平转为高电平即为接收1，由高电平转为低电平即为接收0

3. 发送应答：在接收一个字节后，主机在在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答

接收应答：在发送一个字节后，主机在在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）

左侧部分为发送应答原理，记为SA(SEND ANSWER)

右侧部分为接收应答原理，记为RA(RECIEVE ANSWER)

了解了以上时序结构，我们就可以把他们当做不同的模块，通过这些模块以不同方式组合，就构成了数据帧

在通信协议（包括I2C）中，数据帧是指按固定格式组织的，用于依次完整数据传输的最小单元，简单说就是通信双方 “约定好的数据包格式”—— 发送方按这个格式打包数据，接收方按同一个格式解析数据，才能保证通信准确无误。

• 数据帧
• 1.发送一帧数据

完成任务：向谁发送什么

其中SLAVE ADDRESS为从机，W表示写

S表示发送信号，RA表示接受信号后给出应答。类似于点名时点名者点名，被点名者答到

2.接收一帧数据

完成任务：向谁接受什么

其中从机后的R表示读

紫色的R表示接收信号，SA表示接受信号后给出应答。类似于点名时被点名者答到后，点名者收到信息对其进行回应表示已经收到被点名者的信息。

3.先发送再接收数据帧（复合格式）

完成任务：向谁收指定的什么

发送和接收配合使用，才能达到I2C通信的目的。