IIC（Inter-Integrated Circuit）是 IIC Bus 简称，中文叫集成电路总线。它是一种串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。自2006年10月1日起，使用I²C协议已经不需要支付专利费，但制造商仍然需要付费以获取I²C从属设备地址。   IIC使用两根信号线进行通信：一根时钟线SCL，一根数据线SDA。IIC将SCL处于高时SDA拉低的动作作为开始信号，SCL处于高时SDA拉高的动作作为结束信号；传输数据时，SDA在SCL低电平时改变数据，在SCL高电平时保持数据，每个SCL脉冲的高电平传递1位数据。

  IIC使用两根信号线进行通信，要求两根线都使用 开漏输出接上拉电阻 的配置，以此实现总线上所有节点SDA、SCL信号的 线与 逻辑关系。   Rp电阻的取值有一定的要求，太小会导致灌入电流过大，使’低’数据不稳定，甚至损坏端口；太大会导致信号上升缓慢，使得数据传输出错。在不同应用场景及供电电压下有不同的取值要求。

  线与 逻辑使得总线上不会出现数据冲突，实现了总线的仲裁控制。总线的控制权会交给最后一个输出低电平的设备，其它设备（输出高）通过检测总线上的电平状态（状态低），对比与自己输出状态不一致，则自动退出对总线的控制请求，从而防止了总线上的数据冲突。   漏极开路/集电极开路的缺点是对于一个距离长的数据线，信号传输速率得不到有效保证。更长的走线对于输出驱动器表现为更大的容性负载，等效容性负载C和信号线的上拉电阻R构成RC振荡器。RC越大，意味着反射和振荡越强，从而影响总线的信号完整性。这也是I2C规范对总线电容值约束在400pf以内的原因。高速模式对信号完整性的要求更高，协议有定义相关SDA/SCL处理办法，以保证在数据线够长、速率够高时，信号完整性也可以得到满足。

  下图展示了IIC总线拉低和拉高的过程。

  IIC 的数据读取动作都在 SCL为高 时产生，SCL为低时是数据改变的时期，无论SDA如何变化都不影响读取。所以，传输数据的过程中，当SCL为高时，数据应当保持稳定，避免数据的采集出错。

   开始信号（START/S）： SCL为高时，SDA从高到低的跳变产生开始信号    结束信号（STOP/P）  ： SCL为高时，SDA从低到高的跳变产生结束信号

   重复开始信号（ReSTART/Sr）： 在结束时不给出STOP信号，而以一个时钟周期内再次给出开始信号作为替代

   SDA数据线上的每个字节必须是8位，对于每次传输的字节数没有限制。每个字节（8位）数据传送完后紧跟着应答信号（ACK，第9位）。数据的先后顺序为：高位在前 。

  协议规定数据传输过程必须包含应答（ACK）。接收器通过应答告知发送的字节已被成功接收，之后发送器可以进行下一个字节的传输。主机产生数据传输过程中的所有时钟，包括用于应答的第9个时钟。发送器在应答时钟周期内释放对SDA总线的控制，这样接收器可以通过将SDA线拉低告知发送器：数据已被成功接收。   应答信号分为两种：     1）当第9位(应答位)为 低电平 时，为 ACK  （Acknowledge）   信号     2）当第9位(应答位)为 高电平 时，为 NACK（Not Acknowledge）信号   主机发送数据，从机接收时，ACK信号由从机发出。当在SCL第9位时钟高电平信号期间，如果SDA仍然保持高电平，则主机可以直接产生STOP条件终止以后的传输或者继续ReSTART开始一个新的传输   从机发送数据，主机读取数据时，ACK信号由主机给出。主机响应ACK表示还需要再接收数据，而当主机接收完想要的数据后，通过发送NACK告诉从机读取数据结束、释放总线。随后主机发送STOP命令，将总线释放，结束读操作。

  一个完整的7-bit通信过程如图所示：

  在START信号后的首字节由7位从机地址和1位读写位组成，结构如下图：

  发送完这个字节之后，主机释放SDA总线等待从机给出ACK应答。如果从机给出了ACK应答，表示从机地址正确（有从机响应）并且已知晓是读还是写，便可以开始读写数据。如果从机没有给出ACK应答，则说明接收设备可能没有收到数据（如寻址的设备不存在或是设备正在忙碌）或无法解析收到的数据，如果是这样，则由master来决定如何处理（STOP或ReSTART）。

  主机对从机发送数据时，主机对从机发送一个开始字节，然后即可一直发送数据。以示例来讲解，其第一帧数据为要操作的寄存器地址，所以为：“[1-Byte]开始字节(写) + [1-Byte]寄存器地址 + [1-Byte]寄存器数据”。

  主机对向从机读取数据时，方式同发送数据有所不同，要多一次通信过程。   主机需要先向从机发送一次信号，告诉从机”我要读取数据“，然后重开一次通信，等待从机主动返回数据。以示例来讲解，发送 “[1-Byte]开始字节(写) + [1-Byte]要读取的寄存器的地址”，之后结束通信，或者重开始，来进入到第二次通信中，先发送 [1-Byte]开始字节(读)，然后等待读取从机发送过来的 [1-Byte]数据 即可。

  随着IIC设备日益增多，7位的从机地址逐渐不能满足使用，于是从机地址从7位扩充到了10位。7位和10位地址的设备可以共存于同一个I2C总线系统互不冲突，展现了良好的兼容性。   10-bit 地址的IIC设备需要 2-Byte 来传输从设备地址信息，所以采用了这样的设计：第一个字节为 1111 0 + 地址高两位(第10、9bit) + 读写控制位，第二个字节为从设备地址低8位，除此之外与7-bit设备相同。因为 “1111 0xx” 为 IIC 中特地保留的16个特殊指令地址中的一个，所以7-bit设备不会响应该首字节的呼叫，只有10-bit设备会响应，从而实现良好兼容。

  10-bit设备的写过程如下图示例，除地址部分外与7-bit相同。

  10-bit设备的读过程如下图示例，需注意的是，第二次通信过程无需再次发送第2Byte地址。