I2C协议
通信协议可以按照通信方式分为单工，半双工，全双工三种。
单工：发射端和接收端固定，有一条数据通路，通路上数据单向流动。
半双工：发射端和接收端可变，有一条数据通路，通路上数据双向流动。
全双工：发射端和接收端，有两条数据通路，一条从TX到RX，另一条从RX到TX。
1 什么是I2C协议
- 双向两线总线。半双工协议（即同一时刻，数据单向流动），也是一种可以多主设备，多从设备的总线协议，通过地址索引,I2C可以使能所需从设备，I2C的出现主要是用来实现不同集成电路组件之间的控制功能，比如通过I2C协议，连接MCU与LCD驱动器，远程I/O口，RAM，EEPROM或数据转换器。
- UART，SPI，I2C协议都属于低速通用协议接口，I2C协议，每个主设备和每个从设备都对应一个地址，通信的时候先发送地址信号，若一致，则被选中。
- I2C仅需要两根信号线即可完成通信
SDA（Serial Data） ：串行数据线，用来传输数据信号。
SCL（Serial Clock）：串行时钟线，用来传输时钟信号，一般是主设备向从设备提供。 - 连接方式 可以是单主设备，单从设备，也可以是单主设备，多从设备，还可以是多主设备，多从设备。
- I2C的数据传输格式
空闲时SDA与SCL默认都是高电平，对应于主设备状态机IDLE（默认态）时的输出为高
SCL为高电平的时候 ，主设备控制SDA从1到0，为起始位，进入起始位后，SCL按照始终的要求进行翻转，从设备接收到起始位信息，状态机发生跳变，等待地址信号的输入，从设备在这里需要使用到下降沿检测电路，作为状态机跳变的控制信号 - 地址位与读写控制
主设备按照从高到低的顺序，依次发送地址位，从设备进行接收，通常情况下，地址位为7bit，读写选择为1bit。每个从设备有且只有一个唯一的地址编号，写为0，读为1
为了确保采样时信号稳定，对于主设备，我们在下降沿的时候将信号放在SDA上，对于从设备，我们在上升沿的时候进行采样。 - 应答位（ACK/NACK）
发送了标题为5.3的8bit后，主机释放对SDA的控制权，由于上拉电阻的作用这个时候SDA默认为高电平，从机接管SDA的控制权，假如从机正确的接收了数据，会将SDA拉低，假如没有正确的接收数据，在从设备的控制下，SDA依旧为高电平。
成功收到ACK信号后，就可以正式传输数据位了，每一次默认传输一个字节（即8bit），每个字节的传输都需要跟一个应答位（ACK/NACK） - 停止位
SCL先拉高，在SCL为高电平的时候，SDA从低到高，即为停止位，此后，I2C协议重新进入到空闲状态。这里使用了上升沿检测电路， - 总结
首先为起始位S(start)，接着传输地址7位SLAVE ADDRESS和1位读写控制信号R/W,再往后8位8位的传输数据位，每个字节紧跟ACK信号，最后为停止位
所有的阴影部分，都是主设备在操作总线，而A对应的ACK，则为从设备在操作总线。
2. 可配置变量
- 传输模式
标准模式(Standard)：100kbps
快速模式(Fast)：400kbps
快速模式+(Fast-Plus)：1Mbps
高速模式(High-speed)：3.4Mbps
超快模式(Ultra-Fast)：5Mbps（单向传输） - 地址位宽
标准I2C：七位寻址
扩展I2C：十位寻址
多出来的3位地址相当于提供了8倍潜在设备数量 - 设备地址
每个主设备与从设备需要设置互不相同的七位地址或十位地址。
3. 仲裁机制
- SCL同步问题
总线天生带线与逻辑，即总线的几个输入端，任意有一个拉低，总线表现为低电平，全部位高电平时，总线才是高电平
假设有两个主设备都想拉低SCL信号，Master1先拉低 ，Master2后拉低，那么SCL会按照CLK1的时间来拉低自身（线与逻辑的应用），而假如Master1先拉高，Master2后拉高，SCL又会按照CLK2的时间来拉高自身。 - SDA仲裁问题
SCL上升沿到来，对SDA上的数据进行采样，结果为0，与DATA2上的数据0相同，与DATA1上的数据1不同，通过这种比较 Master1退出了对总线的控制，而Master2所发送的数据都是正确的，完成仲裁。
