1、 數據位的有效性規定

I2C總線進行數據傳送時，時鐘信號為高電平期間，數據線上的數據必須保持穩定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數據線上的高電平或低電平狀態才允許變化。

2、 起始和終止信號

SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。

起始和終止信號都是由主機發出的，在起始信號產生后，總線就處于被占用的狀態；在終止信號產生后，總線就處于空閑狀態。

連接到I2C總線上的器件，若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測到起始和終止信號。對于不具備I2C總線硬件接口的有些單片機來說，為了檢測起始和終止信號，必須保證在每個時鐘周期內對數據線SDA采用兩次。

接收器件收到一個完整的數據字節后，有可能需要完成一些其他工作，如處理內部中斷服務等，可能無法立刻接收下一個字節，這時接收器件可以將SCL線拉成低電平，從而使主機處于等待狀態。直到接收器件準備好接收下一個字節時，再釋放SCL線使之為高電平，從而使數據傳送可以繼續進行。

3、 數據傳輸格式

3.1 字節傳送和應答

每一個字節必須保證是8位長度。數據傳送時，先傳送最高位（MSB），每一個被傳送的字節后面都必須跟隨一位應答位（即一幀共有9位）。

由于某種原因從機不對主機尋址信號應答時（如從機正在進行實時性的處理工作而無法接收總線上的數據），它必須將數據置于高電平，而由主機產生一個終止信號以結束總線的數據傳送。

如果從機對主機進行了應答，但在數據傳送一段時間后無法繼續接收更多的數據時，從機可以通過對無法接收的第一個數據字節的“非應答”通知主機，主機則應發出終止信號以結束數據的繼續發送。

當主機接收數據時，它收到最后一個數據字節后，必須向從機發出一個結束傳送的信號。這個信號是由對從機的“非應答”來實現的。然而，從機釋放SDA線，以允許主機產生終止信號。

3.2 數據幀格式

I2C總線上傳送的數據信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數據信號。

在起始信號后必須傳送一個從機的地址（7位），第8位是數據的傳送方向位（R/），用“0”表示主機發送數據（T），“1”表示主機接收數據（R）。每次數據傳送總是由主機產生的終止信號結束。但是，若主機希望繼續占用總線進行新的數據傳送，則可以不產生終止信號，馬上再次發起起始信號對另一從機進行尋址。

在總線的一次數據傳送過程中，可以有以下幾種組合方式：

（1） 主機向從機發送數據，數據傳送方向在整個傳送過程中不變

注：有陰影部分表示數據由主機向從機傳送，無陰影部分則表示數據由從機向主機傳送。A表示應答，表示 非應答（高電平）。S表示起始信號，P表示終止信號。

（2）主機在發送完第一個字節后，立即讀取從機數據

（3）在傳送過程中，當需要改變傳送方向時，起始信號和從機地址都被重復產生一次，但兩次讀/寫方向位正 好反向；

3.4總線的尋址

I2C總線協議有明確的規定：采用7位的尋址字節（尋址字節是起始信號后的第一個字節）。

3.4.1 尋址字節定義

D7～D1位組成從機的地址。D0位是數據傳送方向位，為“0”時表示主機向從機寫數據，為“1”時表示主機由從機讀數據。

主機發送地址時，總線上的每個從機都將這7位地址與自己的地址進行比較，如果相同，則認為自己正被主機尋址，根據R/位將自己確定為發送器或接收器。

從機的地址由固定部分和可編輯部分組成。在一個系統中可能希望接入多個相同的從機，從機地址中可編程部分決定了可接入總線該類器件的最大數目。如一個從機的7位尋址位有4位是固定位，3位是可編程位，這時僅能尋址8個同樣的器件，即可以有8個同樣的器件接入到該I2C總線系統中。

3.4.2 尋址字節中特殊地址

固定地址編號0000和1111已被保留作為特殊用途

起始信號后的第一字節的8位為“0000 0000”時，稱為通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字節中加以說明。格式為：

第二字節為06H時，所有能響應通用呼叫地址的從機器件復位，并由硬件裝入從機地址的可編程部分。能響應命令的從機器件復位時不拉低SDA和SCL線，以免堵塞總線。

第二字節為04H時，所有能響應通用呼叫地址并通過硬件來定義其可編程地址的從機器件將鎖定地址中的可編程位，但不進行復位。

如果第二字節的方向位B為“1”，則這兩個字節命令稱為硬件通用呼叫命令。

在這第二字節的高7位說明自己的地址。接在總線上的智能器件，如單片機或其他微處理器能識別這個地址，并與之傳送數據。硬件主器件作為從機使用時，也用這個地址作為從機地址。格式為：

在系統中另一種選擇可能是系統復位時硬件主機器件工作在從機接收器方式，這時由系統中的主機先告訴硬件主機器件數據應送往的從機器件地址，當硬件主機器件要發送數據時就可以直接向指定從機器件發送數據了。