I2C总线介绍
1、首先I2C这是个什么玩意？
I2C首先百度上的定义是双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接与总线上的器件之间传送信息。
当然在我看来，I2C首先是一个通信接口，同理通信接口就是用于模块之间的通信的，同SPI接口学习思路一样，首先明白它是一个接口，然后再理解它是一个怎样的接口。
I2C（Inter - Integrated Circuit）总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息（当然设备必须支持I2C接口）。具体在应用的时候总线上的设备节点分为主机和从机两种角色。
在物理上传统标准的I2C接口定义：
除去地线外，人民常说的只有两根线：SDA和SCL，SDA是串行数据线，SCL是串行时钟线，都是双向IO线
接口电源为开漏输出，需通过上拉电阻接电源VCC，当总线空闲时，两根线都是高电平，连接总线的外同器件都是CMOS器件，输出级也是开漏电器。在总线上消耗的电流很小，因此，总线上扩展的器件数量主要由电容负载来决定，因为每个器件的总线接口都有一定的等效电容，而线路中电容会影响总线传输速度。当电容过大时，有可能造成传输错误，所以，其负载能力为400pF，因此可以估算出总线允许长度和所接器件数量。
其实I2C总线上的每一个器件内部的SDA、SCL引脚电路结构都是相同的，引脚的输出驱动与输入缓冲连在一起，输出为漏极开路的场效应管、输入缓冲为一个高输入阻抗的同相器。这种电路具有两个特点：（1）由于SDA、SCL为漏极开管电路，借助于外部的上拉电阻实现了信号的线与逻辑
（2）引脚在输出信号的同时还将引脚上的电平进行检测，检测是否与刚才输出一致。为“时钟同步”和“总线仲裁”提供硬件基础
I2C标准连接如下图：
模拟I2C与硬件I2C有什么区别？
原理上：硬件I2C（提供专门的SDA，SCL口）的时钟是由系统产生的，一般由晶振分频产生。模拟I2C通过编程模拟时钟线和数据线
控制上：硬件I2C通过硬件中断实现各种操作。模拟I2C没有中断的概念，通过IO接口电平置高置低来实现写入和读取
性能上：硬件模式更高效更稳定
硬件I2C比软件I2C速度快很多，占用时间也少，并且硬件I2C使用简单，只需要将数据送到指定寄存器就可以了，不需要自己实现时序
除了上述基本模式（串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100Kbit/s）外，快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3,4Mbit/s。这两种模式在硬件电路和软件协议上都有变化可参考百度百科
二、这个到底有什么用？
上面其实也说过，就是为了通信，同样道理，既然是通信肯定要遵循一定的通讯协议才行，否则双方都听不懂对方的话，正如你讲乌克兰语，我讲法语，大家都听不懂。
三、怎么用啊
其实谈及怎么用，主要是I2C总线协议，协议内容相对比较多，但其实并不是特别复杂，本文主要概括的讲解下常用到的地方，针对大部分嵌入式软件开发者涉及到的部分内容。具体详细协议内容可以参考https://wenku.baidu.com/view/79bd6a87bceb19e8b8f6ba68.html百度文库
接下来说的都是协议，学习计算机这块千万不要刨根问底问个底朝天，因为这一块内容实在太多，每走一步都是一个深坑，所以不要问为什么这样，我也不知道，只需知道怎么用就行。
首先连接在总线上的节点设备有两种角色：主机模式和从机模式。同一时刻只能有一个节点处于主机模式，其它节点处于从机模式。总线上数据的传送都是由主机发起。I2C总线是没有片选信号线的，所以也得通过协议来找到对应操作的芯片。主器件用于启动总线传输数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件都被认为是从器件，在总线上主和从、发和手的关系是不恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给器件，则主机首先寻址从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件，然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下，主机负责产生时钟和终止数据传送。
I2C数据传输基本过程：
1.主机首先开始发送信号
2.主机紧接着发送从机地址信息（一个字节），该字节信息中的最低位为读写控制码：1为读，0为写。高7位为从机设备的器件地址
3.从机然后发出确认信息
4.主机开始发送信号数据，每当发完一个字节数据后，从机设备给主机发送确认信号
5.主机最后发送停止信号。
START开始信号：在SCL时钟线为高电平时，SDA数据线由高变低，产生一个开始信号
STOP 停止信号：在SCL时钟线为高电平时，SDA数据线由低变高，产生一个停止信号
ACK确认信号： 当主机写从机设备时，每次写完一个字节，如果数据正确，从机设备将在下一个时钟周期将数据线拉低，来通知主机操作有效。
当主机读从机设备时，每次正确读完一个字节后，主机将在下一个时钟周期同样也要讲数据线拉低，发出确认信号，来通知从机所发数据以收到
总之，SCL信号必须要由主机发送
注意：在读从机设备时，当主机在最后一个字节数据接收完后，不在发送确认信号，直接发送停止信号。还有就是任何时候SCL时钟线为高电平的时候，SDA数据上的电平变化都被认为是起始信号和停止信号，所以数据的改变必须要在时钟为低电平时改变
I2C数据格式：有两种寻址数据格式：7bit和10bit格式。还有一种重复开始信号寻址格式，如下图
下面是I2C读写流程：
I2C写操作寄存器的流程 ：
1.主机发送START开始信号
2.主机发送从机设备地址信息（I2C addr（7bit）和w操作0（1bit）），等待ACK确认信号
3.从机发送ACK确认信号
4.主机发送寄存器地址信息（reg addr（8bit）），等待ACK确认信号
5.从机发送ACK确认信号
6.主机发送数据（8bit），即也是要写入寄存器中的数据，等待ACK确认信号
7.从机发送ACK确认信号
8.其中第4步到第7步可以重复多次，即顺序操作写多个寄存器
9.主机发起STOP停止信号
I2C读操作寄存器的流程：
1.主机发送START信号
2.主机发送从机设备地址信息（I2C addr（7bit）和w操作0（1bit）），等待ACK确认信号
3.从机发送ACK确认信号
4.主机发送寄存器地址信息（reg addr（8bit）），等待ACK确认信号
5.从机发送ACK确认信号
6.从机发送数据（8bit），即寄存器里的值
7.主机发送ACK确认信号
8.其中第4步到第7步可以重复多次，即顺序读多个寄存器
上述通讯流程模拟I2C跟硬件I2C都类似，不同的地方在于读写
下面的代码是模拟I2C发送数据：
void I2C_WriteCmd（unsigned char cmd）
{
unsigned char i = 8, temp = 0;
for(i=0; i<8; i++)
{
//管脚拉低
temp = cmd & 0x80;
if(temp == 0)
{
管脚拉低
}
else
{
管脚拉高
}
管脚拉高
cmd << = 1;
}
}
上面就是通过时钟线SCL和数据SDA的高低电平来传入数据
而硬件I2C直接通过TXBUF来发送
补充一点，主机对从机的读写是通过设备地址信息中的1bit位来实现的，简单来说下I2C设备地址
具体格式如下：
B7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1.器件类型由：D7-D4共四位决定的。这是由半导体厂家生产时就已固定此类型的了，也就是说这4位是已固定的
2.用户自定义地址码：D3-D1共三位决定，这是用户自己决定的，通常的作法如EEPROM这些器件是由外部的IC的三个引脚所组合电平决定的。这也就是寻址码
3.最低一位就是R/W位
