I2C简介：I2C通信协议，它的引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路间的通讯。本文为了讲解更加的通透，本文将I2C分解成硬件层和协议层进行分析、讲解。
本文在硬件层上主要围绕着这张图进行讲解。
在这张图上我们可以看到其主要构成有：MCU（stm32）、从机（I2C通信的传感器等）、SCL总线、SDA总线、上拉电阻。
这里我们发现I2C通信的硬件层上只有一个主机和多个从机。这就表明了i2c的一大特点。即：I2C上可以挂载多个属于I2C通信的从机。并且都是挂载在SCL和SDA两条总线上。
它有以下的几个特点：
①它是一个支持多设备的总线。在一个I2C通讯总线中，可连接多个I2C 通信设备（从机），支持多个通讯主机及多个通讯从机。
②I2C上挂载着两条通讯总线。一条双向串行数据线 (SDA) ，一条串行时钟线 (SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
③每一个从机都有着属于它自己的一个地址。MCU（主机）可以通过这个地址进行访问从机。
④总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。方式有点与数电上的“线与”有点相像。
⑤当有多个设备同时使用I2C时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
I2C的协议层主要定义了通信的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。
这个图是由I2C基本读写过程。
过程：
①开始首先由S表示主机产生的起始信号。
②起始信号产生后，主机开始寻找从机的地址（SLAVE ADDRESS)，由于每个设备的地址都是唯一的，当主机寻址的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据 I2C 协议，这个从机地址可以是7 位或 10 位。
③在寻完址后，开始选择传输的方向，当R/W位为0时说明为“写”过程，当R/W位为1时说明为“读”过程。
④在从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答 (ACK) 或非应答 (NACK) 信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。
⑤当R/W位为0时，为写数据时，主机开始正式向从机传输数据 (DATA)，数据包的大小为 8 位，主机每发送完一个字节数据，都要等待从机的应答信号 (ACK)，重复这个过程，可以向从机传输 N 个数据，这个 N 没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号 §，表示不再传输数据。
当R/W位为1时，为读数据时，从机开始向主机返回数据 (DATA)，数据包大小也为 8 位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号 (ACK)，重复这个过程，可以返回 N 个数据，这个 N 也没有大小限制。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号 (NACK)，则从机自动停止数据传输。
I2C总线是有SCL（时钟线）SDA（数据线）。在这个时序图中我们看到在SCL时钟线在高电平的时候。SDA发生电平的跳变的时候即为通信的起始和停止信号。即：在SCL为高定平的基础上，SDA由高电平跳变为低电平为起始信号，SDA由低电平跳变为高电平为停止信号。而通信的起始和停止信号一般由主机产生。
I2C使用SDA来传输数据，使用SCL进行数据同步。SDA在SCL的每个时钟周期传输一位数据。在这个时序图中我们看到，在传输时，SCL 为高电平的时候 SDA 表示的数据有效，即此时的 SDA 为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当 SCL 为低电平时，SDA的数据无效，一般在这个时候 SDA 进行电平切换，为下一次表示数据做好准备。注意在每次数据传输都以字节为单位，每次传输的字节数不受限制。
I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答 (ACK)”和“非应答 (NACK)”两种信号。作为数据接收端时，当设备 (无论主从机) 接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答 (ACK)”信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答 (NACK)”信号，发送方接收到该信号后会产生一个
停止信号，结束信号传输。传输时主机产生时钟，在第9个时钟时，数据发送端会释放 SDA 的控制权，由数据接收端控制SDA，若 SDA 为高电平，表示非应答信号 (NACK)，低电平表示应答信号 (ACK)。
