I2C¶
概念¶
I2C 是Philips公司开发的一种简单的、两线制的通用串行总线。采用主从模式，包含单主单从、单主多从、多主单从和多主多从四种模式。
I2C总线包含两条线，一条时钟线SCL和一条数据线SDA，数据线使用半双工模式。每个I2C设备既可以作为主设备，也可以作为从设备，如果多个设备同时传输，可以通过冲突检测和仲裁防止数据破坏。
IO 漏极开路¶
SCL/SDA 总线管脚使用 漏极开路 方式，默认处于高阻态，所以需要上接上拉电阻。
当输出 低电平 时，可以通过控制逻辑接口下拉FET，从而使FET导通，并输出低电平。
当输出 高电平 时，可以通过控制逻辑接口释放FET，此时总线浮空，上拉电阻提供高电平输出。
关于 漏极开路, 推挽输出, 可以参考：
I2C 数据传输¶
传输流程¶
假设主设备要发送数据给从设备，其发送流程如下：
- 主设备发送一个 START 信号
- 主设备发送从设备地址
- 主设备发送数据到从设备 （数据可以是从设备寄存器地址，或是具体数据）
- 主设备发送 STOP 信号结束传输
同样的，如果主设备需要接收数据，其接收流程如下：
- 主设备发送一个 START 信号
- 主设备发送从设备地址
- 主设备发送请求数据对应的寄存器地址给从设备
- 主设备从从设备接收数据
- 主设备发送 STOP 信号结束传输
START / STOP¶
I2C 的通信都是通过START开始和STOP结束的。
START：SCL保持高电平的同时，SDA从高电平切到低电平，产生一个下降沿STOP:SCL保持高电平的同时，SDA从低电平切到高电平，产生一个上升沿
Note
START信号可以在发送STOP之前重复发送，代表开始一个新的传输，这是防止STOP后被其它主设备抢占总线;START,STOP属于控制信号，其时序与正常数据收发不同，正常收发时，SCL高电平时不允许SDA发生改变。
发送字节¶
发送单个字节时，其时序如下：
SDA数据在SCL高电平时保持不变，在SCL低电平时修改数据，也就是说，SCL高电平时为有效数据。每个字节发送完毕以后，主设备需要释放SDA总线，等待从设备发送ACK应答信号，代表从设备已接收数据并准备好接收下一个字节。
Tip
主设备 释放 SDA总线，意味着主设备SDA接口的FET被释放处于浮空，此时SDA默认呈现高电平，需要从设备将其拉低(pull down), 也就是这里的ACK.
ACK / NACK¶
在上面已经提到了ACK，ACK对应一个低电平；有时候也会发送或接收到NACK, 对应一个高电平。
NACK 可能出现在以下几种情况：
- 接收方因为在处理实时函数无法接收或发送数据，还没准备好与主设备通信；
- 在传输过程中，接收方接收到了无法理解的数据；
- 在传输过程中，接收方无法接收更多的数据了，可能缓存满了；
- 主设备作为接收方已经完成了数据接收，提示从设备不再需要数据了。
Master 发送数据¶
主设备发送数据给从设备，首先发送一个START信号，然后发送从设备地址，继而发送从设备待写入数据的寄存器地址，然后发送要写入的数据，最后发送STOP结束。
Note
值得注意的是，并不是所有的I2C设备都要发送寄存器地址，某些小型设备可能只有一个寄存器，不需要指定地址就可以直接发送数据。
Master 接收数据¶
主设备从从设备接收数据，同样先发送一个START，然后发送从设备地址、寄存器地址，之后与发送不同的是，当接收方返回ACK后，需要重新发送START，这是为了将R/W的 写 方式改为 读 , 发送完带有读信号的从设备地址后，从从设备读取数据，读取完后可以主动发送NACK给从设备，然后发送STOP结束接收。
