I2C 超简单介绍

I2C，也叫 IIC、I²C，全称 Inter-Integrated Circuit，内部集成电路总线。采用双线制串行通信架构，包含串行数据线(SDA, Serial Data)和串行时钟线(SCL, Serial Clock)。

特点

• 同步、半双工、串行总线
• 仅2根信号线，可挂载多个设备，靠地址区分设备

一、硬件接口

2根信号 + GND共地，必须外部上拉电阻

1. SDA(Serial Data):串行数据线，双向传输数据
2. SCL(Serial Clock):串行时钟线，由主机产生时钟

二、协议：信号时序定义

同步：数据采样跟随 SCL 时钟。SCL高电平时，SDA的变化代表特殊信号；SCL低电平时，才允许SDA改变数据。

1. 起始信号 START

当SCL 为高电平期间，SDA 由 高→低 跳变，代表通信开始。

总线从空闲进入传输状态。

2. 停止信号 STOP

当SCL 为高电平期间，SDA 由 低→高 跳变，代表通信结束，总线回到空闲。

⚠️普通数据位：SCL高的时候，SDA电平必须稳定，不能跳变；只有 START/STOP 允许SCL高时SDA跳变，

3. 数据位传输

• SCL = 高电平：读取SDA上的数据bit(0/1)
• SCL = 低电平：允许发送方改变SDA电平，准备下一位
• 1字节 = 8个bit，高位先行 MSB first（先传最高位）

4. ACK/NACK 应答（第9位）

每发送完 8bit（1字节），接收方要回复 1 位应答位：

1. 发送方释放 SDA（交给接收方控制）
2. 主机继续产生第 9 个 SCL 时钟
3. ACK应答：接收方把 SDA 拉低 = 0，表示收到数据
4. NACK应答：SDA 保持高 = 1，表示没收到/结束读取

• 写操作：从机回复 ACK；
• 读操作：主机回复 ACK/NACK；主机发 NACK 告诉从机：不再读，准备 STOP。

三、操作

写数据

读数据

四、地址格式

1. 7位地址（绝大多数设备）

• 地址占用 7bit，后面拼接 1bit 读写位，组成完整一字节：
  bit7~bit1: 设备地址,bit0: R/W 0写 1读
  总线上看到的第一个字节 =(addr <<1) | R/W

例：设备 7bit 地址 0x48
写：0x90 = (0x48 <<1) | 0
读：0x91 = (0x48 <<1) | 1

2. 10位地址：用于设备特别多的场景，比较少见

五、数据传输演示

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