大家好，這里是程序員 杰克 。一名平平無奇的嵌入式軟件工程師。

作為嵌入式開發人員，無論是硬件還是軟件工程師，或多或少都會接觸過I2C接口的外設。諸如常用的存儲器EEPROM等皆是I2C接口進行通信。

本系列推文主要是對I2C總線進行總結和分享，本篇推文主要是對I2C總線及其通訊時序進行介紹和分享。后續會分別出推文分享MCU實現I2C接口以及在FPGA實現I2C邏輯時序。

下面正式進入本章推送的內容。

01 I2C總線介紹

I2C總線是由Philips公司開發的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線即可在連接于總線上的集成IC器件之間 雙向通信 。其特點如下：

I2C總線上的每個設備都可以作為主機或從機，當多個主機需要使用總線時，通過仲裁方式決定特定主機的優先占用.

每個設備都有 唯一地址 ，總線上通過地址識別來確定通信的主從雙方.

連接到相同總線的設備數量受到總線的最大電容400pF限制.

總線物理連接

I2C作為總線，其總線上會掛載很多的設備，下圖為一個典型的總線拓撲：

I2C總線的物理連接上比較簡單，由 SDA(串行數據線) 、 SCL(串行時鐘線) 、上拉電阻組成。單一設備硬件電路如下圖所示(EEPROM-24C02為例)：

特別說明：

多個器件連接在一條總線上時，SDA、SCL上各有一個上拉電阻便可.

通信模式

I2C總線支持三種模式： 標準模式 、 快速模式 、 高速模式 ，其對應的速率如下表所示：

I2C協議整體時序

對于一個完整的I2C協議而言，其包括起始位、主從數據交互以及停止位。整體時序、組成如下所示：

02 I2C讀寫時序介紹

I2C總線上的設備主動發起通信時作為主機，被動接收時作為從機。因此對于I2C讀寫時序而言，分為主機、從機讀寫時序。本篇主要是描述主機的讀寫時序操作，從機的時序不在此系列推文分享。

I2C寫時序(主機)

對于I2C主機在SCL時鐘驅動下的基本寫時序組成如下所示：

I2C讀時序(主機)

對于I2C主機在SCL時鐘驅動下的基本讀時序組成如下所示：

特別說明：

I2C主機的讀寫時序的起始位、控制幀、控制幀應答以及停止位是一致的，差異主要體現在是數據幀、數據幀的應答的主從方向上。

03 文章總結

I2C總線以其外圍電路簡單、占用PCB面積小、總線可掛載多節點設備等特點而被廣泛應用，因此，對于學習I2C總線的電路結構、時序還是很有必要的。