一、IIC的特點

I2C（Inter IC Bus）又成為（愛方C I2C）是由Philips公司開發的一種通用數據總線

兩根通信線：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）

同步，半雙工

帶數據應答

支持總線掛載多設備（一主多從、多主多從）

二、外設硬件

STM32內部集成了硬件I2C收發電路，可以由硬件自動執行時鐘生成、起始終止條件生成、應答位收發、數據收發等功能，減輕CPU的負擔

支持多主機模型

支持7位/10位地址模式

支持不同的通訊速度，標準速度(高達100 kHz)，快速(高達400 kHz)

支持DMA

兼容SMBus協議

STM32F103C8T6 硬件I2C資源：I2C1、I2C2

上圖設備都能夠支持IIC通信的設備。在通信過程當中，每個設備都有一個相應的地址，比如說第一個MPU6050，地址一般是1101?000，第三個AT24C02的地址一般是101 0000，不同型號的設備的地址都不一樣，相同型號的設備可以在拓展口接入1條線來防止地址沖突。例：MPU6050AD0引腳接高電平就是1101 001.

三、硬件電路

所有I2C設備的SCL連在一起，SDA連在一起

設備的SCL和SDA均要配置成開漏輸出模式

SCL和SDA各添加一個上拉電阻，阻值一般為4.7KΩ左右

首先看上圖左側，IIC主要有兩個線組成，SDA和SCL這兩根線。SDA是數據線，SCL是時鐘線，他們的都是由主機CPU控制，主機CPU具有對SCL(時鐘線)的完全控制，而從機只有短暫的控制SDA(數據線)的能力，只有在從機發送數據的時候才能夠控制SDA，而且需要主機主動發送接收邀請，從機接收到邀請并且應答，然后主機接收到應答才轉交SDA控制權給從機。

由于為了避免電路短路以及引腳電平頻繁轉換的原因，規定了設備的SCL和SDA均要配置成開漏輸出模式 (開漏輸出模式當引腳輸出高電平的狀態為高阻態，輸出低電平的時候才是低電平)。上拉電阻的引入讓這兩條線一直處于弱上拉的狀態，只允許設備下拉。

由于只能夠下拉，當某一個設備下拉了某條線，這整條線都處于低電平的狀態，除非全部設備對這根線都是高阻態(上拉)這條線才是高電平。這樣的特性讓IIC能夠實現多主機時鐘同步和總線總裁。

四、時序

起始與結束

起始條件：SCL處于高電平，在此期間SDA從高電平切換到低電平，隨后主機將SCL電平。平拉低從機接收到這個信號就開始復位準備接收數據?。

終止條件：主機將SCL放開，SCL回到高電平，在SCL高電平期間，SDA從低電平切換到高電平

接收發送與應答

發送一個字節：SCL低電平期間，主機將數據位依次放到SDA線上（高位先行），然后釋放SCL，從機將在SCL高電平期間讀取數據位，所以SCL高電平期間SDA不允許有數據變化，依次循環上述過程8次，即可發送一個字節

接收一個字節：SCL低電平期間，從機將數據位依次放到SDA線上（高位先行），然后釋放SCL，主機將在SCL高電平期間讀取數據位，所以SCL高電平期間SDA不允許有數據變化，依次循環上述過程8次，即可接收一個字節（主機在接收之前，需要釋放SDA）

無論是主機發送還是主機接收，SDA只有在SCL低電平期間才能夠改變，這為了在SCL高電平期間讀取到的數據穩定可靠。

發送應答：主機在接收完一個字節之后，在下一個時鐘發送一位數據，數據0表示應答，數據1表示非應答

接收應答：主機在發送完一個字節之后，在下一個時鐘接收一位數據，判斷從機是否應答，數據0表示應答，數據1表示非應答（主機在接收之前，需要釋放SDA）

主機接收前都會釋放SDA，當從機拉低了SDA也就是0的時候代表從機應答了，從機并沒有拉低SDA，還是1那就表示未應答。

總結

只需兩根線：

????????SDA（Serial Data Line）： 串行數據線，用于傳輸數據。

????????SCL（Serial Clock Line）： 串行時鐘線，由主設備產生，用于同步數據。

主從模式：

????????主設備（Master）： 負責發起和終止傳輸、產生時鐘信號。通常由微處理器（如單片機）擔任。

????????從設備（Slave）： 響應主設備的命令。每個從設備都有一個唯一的設備地址（7位或10位），主設備通過該地址來選擇與哪個從機通信。一個總線上可以掛載多個從設備（由地址空間和總線電容限制）。

多主從支持： 總線可以支持多個主設備（多主模式），通過仲裁機制防止數據沖突。

一次典型的 I2C 通信流程如下：

起始條件（START）：

????????主設備在 SCL 為高電平時，將 SDA 線從高電平拉低。這個下降沿表示一次傳輸的開始。

發送從機地址：

????????主設備發送一個7位或10位的從設備地址，后面緊跟一個讀寫位（R/W#）。

????????讀寫位為 0 表示主設備要向從設備寫入（Write） 數據。

????????讀寫位為 1 表示主設備要向從設備讀取（Read） 數據。

????????這8位數據（7位地址+1位讀寫）在 SCL 高電平時必須保持穩定。

應答信號（ACK/NACK）：

????????每傳輸完一個字節（8位）的數據（包括地址字節），接收方（無論是主還是從）必須在第9個時鐘脈沖期間發送一個應答（ACK）信號。

????????ACK： 接收方將 SDA 線拉低，表示成功收到字節。

????????NACK： 接收方保持 SDA 線為高，通常表示傳輸結束或接收失敗。

數據傳輸：

????????寫操作： 主設備繼續向 SDA 線上發送數據字節，從設備每個字節后回應 ACK。

讀操作： 從設備向 SDA 線上發送數據字節，主設備每個字節后回應 ACK（如果需要繼續讀）或 NACK（表示讀取結束）。

停止條件（STOP）：

????????主設備在 SCL 為高電平時，將 SDA 線從低電平拉高。這個上升沿表示本次傳輸的結束，總線恢復空閑狀態。