i2c概述
I2C（Inter-Intergreted Circuit） 是一种串行通信协议，用于集成电路之间完成数据传输，i2c用广泛用以各种领域，包括电子设备、嵌入式系统、工业自动化等；
i2c仅仅只是一个数据传输的协议，具体传输的数据用途由上层决定；
针对i2c协议的一个小例子
该例子灵感出自参考文档；
针对上图中：我们类比单片机A为课堂中的老师，其它设备为学生；课堂上会有一些互动，如下流程说明，后面会针对例子和i2c中的通信做一些联系，这里有个大概流程即可；
- 老师呼叫甲同学背诵课文
- 老师怒拍讲台，大喊安静；
- 点名甲同学，你给我背诵下《蜀道难》；
- 甲同学接收到请求，并回复收到；
- 此后开始背诵；“噫吁嚱，危乎高哉！蜀道之难，难于上青天！.....”
- 老师在甲同学背诵过程中不断的点头回应。
- 在甲同学背诵完成后，老师发话：“真不错，坐下吧”；（要不然甲同学会很尴尬）
- 老师公布分数流程
- 老师又怒拍讲台，大喊安静，
- 老师点名：‘甲同学’；
- 甲同学回复：‘到’；
- 老师：‘我要告诉你分数了’；
- 甲同学回应：‘好的’；
- 老师：‘93分’；
- 甲同学：‘好的，我知道了’；
- 老师随即咳嗽一声，准备叫下一个同学；
协议特点
这里先抛出协议的特点，后续知识点说明部分会有针对性的说明；
- 仅需两根线即可完成通信（SDA、SCL）；
- 均连接到总线上，无特定的主从之分，每个设备可访问总线上的其它设备；
- 串行通信，存在时钟线SCL用作接收指示；
- 总线上的设备既可以接收数据，也可以发送数据。但二者为互斥关系，所以为半双工通信方式；
- 存在应答机制，可实现接受侧的反压；
i2c重要知识点说明
SDA、SCL通信知识
- 默认情况下SDA、SCL的值均为1；
- 任何一个设备想要控制SDA、SCL输出0即可，输出1可通过外部的上拉完成输出1；
- 多个设备间的SDA、SCL为线与功能。当多个设备输出冲突时，将多个设备期望输出值进行与操作，即为最终SDA、SCL上的值；
i2c写操作
-
刚开始主机要发出一个start信号，然后发出一个设备地址(用来确定是往哪一个从机写数据)，方向(读/写，0表示写，1表示读)。
-
slave回应(用来确定这个设备是否存在)，然后就可以传输数据，传输数据之后，要有一个回应信号（确定数据是否接受完成)，然后再传输下一个数据。
每传输一个数据，接受方都会有一个回应信号，数据发送完之后，主机就会发送一个P停止信号。
白色背景：主→从
灰色背景：从→主
注意点：
- 写操作除了要指定设备地址，还需要指定对设备发生访问的地址，第一个数据为访问地址；；
带入前面的例子理解写过程
-
老师公布分数流程
- 老师又怒拍讲台，大喊安静，（月考后，开始点名说分数）；—发送start；
- 老师点名：‘甲同学’；—发送设备地址，指定甲同学；
- 甲同学回复：‘到’；—回应，代表从机存在并准备好了；
- 老师：‘我要告诉你分数了’；—指定要告知的是分数，也就是会知道写地址，指示从机该内容含义；
- 甲同学回应：‘好的’；—从机回应
- 老师：‘93分’； —发送数据；
- 甲同学：‘好的，我知道了’；—回应
- 老师随即咳嗽一声，准备叫下一个同学；— 发送P结束条件；
以上例子i2c传输对应的其实就是教室里的声音，由于是单线的，所以也就是教室里只能存在一种声音，所以老师与同学之间的交流是串行执行的。当然可能我们人类由于存在某些潜规则，使得通信变的更简单了，但是电子设备中没有这种潜意识，所以需要再帧内指定地址、读写指示、从设备响应等动作完成一次通信；
i2c读操作
- 刚开始主机要发出一个start信号，然后发出一个设备地址(用来确定是从哪一个芯片读取数据)，方向(读/写，0表示写，1表示读)。
- 回应(用来确定这个设备是否存在)，然后就可以传输数据，传输数据之后，要有一个回应信号（确定数据是否接受完成)，然后在传输下一个数据。
- 每传输一个数据，接受方都会有一个回应信号，数据发送完之后，主机就会发送一个P停止结束信号。
白色背景：主→从
灰色背景：从→主
说明：slave侧在完成一次传输后，需要master指示是否结束，或者进行下一次传输。slave默认会在当前地址进行递增动作进行下一次传输；读操作默认在上一写操作结束地址发生；
i2c读操作例子解读
- 老师呼叫甲同学背诵课文
- 老师怒拍讲台，大喊安静；—start
- 点名甲同学；你给我背诵下《蜀道难》；—指定为读操作，并指定读的内容为《蜀道难》
- 甲同学接收到请求，并回复收到；—回应
- 此后开始背诵；“噫吁嚱，危乎高哉！蜀道之难，难于上青天！.....”—读数据
- 老师在甲同学背诵过程中不断的点头回应。—主机回应
- 在甲同学背诵完成后，老师发话：“真不错，坐下吧”；（要不然甲同学会很尴尬）—slave回应NACK,主机结束一次传输；
同写操作，人主观存在潜规则，通过例子理解I2c时注意需明确指定相关内容，电子设备才可以正确动作；
Start 和Pause条件
- 当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通信的起始。
- 当 SCL 是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换，表示通信的停止。
发送点、采样点
i2c总体的数据线与采样时钟线的配合为：
- 当SCL为低时完成数据的改变，此时不会发送采样动作；
- 当SCL为高时完成数据的采样，此时完成数据采样动作；
I2c其它特性
- 响应可分为ACK和NACK，用以指示是否继续传输还是结束传输；
- ACK主要用以指示传输完成；
- NACK主要用以传输的一些特殊情况，如下：
- I2C总线上没有主机所指定地址的从机设备
- 从机正在执行一些操作，处于忙状态，还没有准备好与主机通讯
- 主机发送的一些控制命令，从机不支持
- 主机接收从机数据时，主机产生非应答信号，通知从机数据传输结束，不要再发数据了
- i2c slave会记住上一次操作的地址。下一次发送读动作即从该地址开始；所以要进行读之前需有一个无写数据的写动作；
- SCL、SDA的默认值为高；
- SDA的控制用主机和从机交替控制，同一时间仅一个设备控制。读写操作中的主机发送完相关信息后，需释放SDA的控制，由Slave控制是否应答；
参考文档
以上仅解释了大体部分，但i2c的其它特点还可以从以下文章学习到：
一篇短文让你彻底理解什么是I2C通信-CSDN博客
一文看懂I2C协议 - 知乎 (zhihu.com)
4分钟看懂！I2C通讯协议 最简单的总线通讯！_哔哩哔哩_bilibili
