解读I2C协议和读写流程

I2C具体包括以下几部分内容
1、I2C协议
包括2条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。
SDA传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。
支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控。
总线上每个设备都有自己的一个addr，共7个bit，广播地址全0.
系统中可能有多个同种芯片，为此addr分为固定部分和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。

2、I2C位传输
数据传输：SCL为高电平时，SDA线若保持稳定，那么SDA上是在传输数据bit；
若SDA发生跳变，则用来表示一个会话的开始或结束（后面讲）
数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit

3、I2C开始和结束信号
开始信号：SCL=1时，SDA由1->0，开始传送数据。
结束信号：SCL=1时，SDA由0->1，结束传送数据。

4、I2C应答信号
Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。
即在第9个clock，若从IC发ACK，SDA=0。
若没有ACK，SDA=1，这会引起Master发生RESTART或STOP流程

5、I2C写流程
写寄存器的标准流程为：

Master发起START
Master发送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK
Slave发送ACK
Master发送reg addr（8bit），等待ACK
Slave发送ACK
Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK
Slave发送ACK
第6步和第7步可以重复多次，即顺序写多个寄存器
Master发起STOP

6、I2C读流程
读寄存器的标准流程为：
0. Master发送I2C addr（7bit）和w（写）操作0（1bit），等待ACK

Slave发送ACK
Master发送reg addr（8bit），等待ACK
Slave发送ACK
Master发起START
Master发送I2C addr（7bit）和r（读）操作1（1bit），等待ACK
Slave发送ACK
Slave发送data（8bit），即寄存器里的值
Master发送ACK
第7步和第8步可以重复多次，即顺序读多个寄存器

i2c波形：写数据波形解读（图片来自网上）：

1.由主机发起，在SCL为高电平时，SDA由高到低切变，形成开始信号；
2. 接着是7位地址和一位读写标志，这里7位地址为0111100，即0x3c，正是我们代码中设置的地址ID；最后一位为0表示写操作；
3. 接着在下一个时钟，主机以高电平状态释放SDA，这时从机响应，将SDA拉低了；
4. 接着是两个8位数据00101110与响应，即0x2E，正是“.”号的ASCII码，符合预期输出；
5. 还有其它数据和最后的停止位，图中被截掉了。

从图中可知，纵向一格是200mV，则SDA和SCL的电平大概就是350mV；由于信号笔上设置了信号x10，因此实际电平应该大概是3.5V（理论上应该是3.3V）。横向一格是25us，10个时钟周期大概用了4格，即4x25us=100us，平均每个时钟周期是10us，可算出传输频率为1/10us=100,000/s，即100k bps。

i2c波形：读写数据波形解读（图片来自网上）：

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