IIC
Inter-Integrated Circuit
I2C(IIC)属于两线式串行总线，由飞利浦公司开发用于微控制器(MCU)和外围设备(从设备)进行通信的一种总线，属于一主多从(一个主设备(Master)，多个从设备(Slave))的总线结构，总线上的每个设备都有一个特定的设备地址，以区分同一I2C总线上的其他设备。
与SPI的单主设备不同，IIC 是多主设备的总线，IIC没有物理的芯片选择信号线，没有仲裁逻辑电路，只使用两条信号线—— ‘serial data’ (SDA) 和 ‘serial clock’ (SCL)。IIC协议规定：
- 第一，每一支IIC设备都有一个唯一的七位设备地址；
- 第二，数据帧大小为8位的字节；
- 第三，数据（帧）中的某些数据位用于控制通信的开始、停止、方向（读写）和应答机制。
IIC 数据传输速率有标准模式（100 kbps）、快速模式（400 kbps）和高速模式（3.4 Mbps），另外一些变种实现了低速模式（10 kbps）和快速+模式（1 Mbps）。
物理实现上，IIC 总线由两根信号线和一根地线组成，两根信号线都是双向传输的。
一、主设备与从设备的一般通信过程
1. 主设备给从设备发送/写入数据：
1. 主设备发送起始（START）信号
2. 主设备发送设备地址到从设备
3. 等待从设备响应(ACK)
4. 主设备发送数据到从设备，一般发送的每个字节数据后会跟着等待接收来自从设备的响应(ACK)
5. 数据发送完毕，主设备发送停止(STOP)信号终止传输
2. 主设备从从设备接收/读取数据
1. 设备发送起始（START）信号
2. 主设备发送设备地址到从设备
3. 等待从设备响应(ACK)
4. 主设备接收来自从设备的数据，一般接收的每个字节数据后会跟着向从设备发送一个响应(ACK)
5. 一般接收到最后一个数据后会发送一个无效响应(NACK)，然后主设备发送停止(STOP)信号终止传输
注：具体通信过程需视具体时序图而定
二、通信协议
0）IIC总线必须上拉电阻，默认电平都是高电平。
1）从设备地址，高位先发送，共7位，补充一位读写位，读高电平，写低电平。默认电平是读电平（高电平），防止误写。
2）正确响应是低电平，错误响应或无响应是高电平，防止误判（或误响应）。
3）起始信号和结束信号都由主设备发起。起始信号：SCL保持高电平，SDA由高变到低。结束信号：SCL保持高电平，SDA由低变高。
4）时钟信号SCL为高电平期间，数据线SDA上的数据必须保持稳定。数据位：SCL低电平变化。控制位（起始和停止）：SCL高电平变化。
三、10位设备地址
任何IIC设备都有一个7位地址，理论上，现实中只能有127种不同的IIC设备。实际上，已有IIC的设备种类远远多于这个限制，在一条总线上出现相同的地址的IIC设备的概率相当高。为了突破这个限制，很多设备使用了双重地址——7位地址加引脚地址（external configuration pins）。IIC 标准也预知了这种限制，提出10位的地址方案。
10位的地址方案对 IIC协议的影响有两点：
- 第一，地址帧为两个字节长，原来的是一个字节；
- 第二，第一个字节前五位最高有效位用作10位地址标识，约定是“11110”。
除了10位地址标识，标准还预留了一些地址码用作其它用途，如下表：
四、应用编程
linux IIC编程有两种方式：1）文件操作，read/write；2）使用构造i2c_msg结构体的方式并利用ioctl的方式读写。
如下从网上拷贝的示例为ioctl方式：
#include <stdio.h> #include <linux/types.h> #include <stdlib.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ioctl.h> #include <errno.h> #include <assert.h> #include <string.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/i2c-dev.h> int main(int argc, char **argv) { struct i2c_rdwr_ioctl_data e2prom_data; unsigned int fd; unsigned int slave_address, reg_address,value; //slave_address为eeprom的地址，reg_address为eeprom中存储单元的地址，范围0x0--0xFFFFFFFF,value为你要写进eeprom的值 int ret; if (argc < 5){ printf("Usage:n%s /dev/i2c/x start_addr reg_addr valuen",argv[0]); return 0; } fd = open(argv[1], O_RDWR); if (!fd){ printf("Error on opening the device filen"); return 0; } sscanf(argv[2], "%x", &slave_address); sscanf(argv[3], "%x", ®_address); sscanf(argv[4], "%x", &value); e2prom_data.nmsgs = 2;//因为都时序要两次，所以设为2 e2prom_data.msgs = (struct i2c_msg *)malloc(e2prom_data.nmsgs * sizeof(struct i2c_msg)); if (!e2prom_data.msgs){ printf("Memory alloc errorn"); close(fd); return 0; } ioctl(fd, I2C_TIMEOUT, 2);//设置超时时间 ioctl(fd, I2C_RETRIES, 1);//设置重发次数 e2prom_data.nmsgs = 1; e2prom_data.msgs[0].len = 2;//信息长度为2，看写时序，eeprom的地址不算的，因为付给了addr，而len是指buf中的值的个数 e2prom_data.msgs[0].addr = slave_address; e2prom_data.msgs[0].flags = 0;//写命令 e2prom_data.msgs[0].buf = (unsigned char*)malloc(2); e2prom_data.msgs[0].buf[0] = reg_address;//信息值1 eeprom中存储单元的地址，即你要往哪写 e2prom_data.msgs[0].buf[1] = value;//信息值2,即你要写什么 ret = ioctl (fd, I2C_RDWR, (unsigned long)&e2prom_data);//好了 ，写进去吧 if (ret < 0){ printf ("ioctl write errorn"); } printf("you have write x into e2prom at x addressn",value,reg_address); sleep(1); e2prom_data.nmsgs = 2;//读时序要两次过程，要发两次I2C消息 e2prom_data.msgs[0].len = 1;//信息长度为1，第一次只写要读的eeprom中存储单元的地址 e2prom_data.msgs[0].addr = slave_address; e2prom_data.msgs[0].flags = 0;//写命令，看读时序理解 e2prom_data.msgs[0].buf[0] = reg_address;//信息值 e2prom_data.msgs[1].len = 1; e2prom_data.msgs[1].addr = slave_address; e2prom_data.msgs[1].flags = I2C_M_RD;//读命令 e2prom_data.msgs[1].buf = (unsigned char*)malloc(1); e2prom_data.msgs[1].buf[0] = 0;//先清空要读的缓冲区 ret = ioctl (fd, I2C_RDWR, (unsigned long)&e2prom_data);//好了，读吧 if (ret < 0){ printf ("ioctl read errorn"); } printf("read x from e2prom address xn",e2prom_data.msgs[1].buf[0], reg_address); close(fd); return 0; }
参考：
3. i2c的时钟延展问题--在模拟i2c主：在主设置SCL为高后，要超时判断SCL是否为高，再发后面的时序
