1、I2C串行通信協議
採用串行總線技術可以使系統的硬件設計大大簡、系統的體積減小、可靠性提高。同時，系統的更改和擴展極爲容易。
單片機應用系統中常用的串行擴展總線有：IIC(Inter IC BUS)總線、單總線（1-WIRE BUS）、SPI(Serial Peripheral Interface)總線等。
2、I2C總線概述
IIC（Inter-Intergrated Circuit）總線，也可以寫作I2C，主要用於同一電路板內各集成電路模塊（IC）之間的連接。採用雙向兩線制串行數據傳輸方式，簡化了IC之間的通信連接。IIC協議由PHILIPS公司於二十世紀八十年代初提出，其後，PHILIPS和其他廠商提供了種類豐富的IIC兼容芯片。目前，IIC總線標準已經成爲世界性的工業標準。各大半導體公司推出了大量的帶有IIC接口的芯片，如RAM、EEPROM、Flash ROM、A/D、D/A轉換、LED/LCD驅動、實時時鐘等。
3、I2C總線特點
在硬件結構上，它採用數據（SDA）和時鐘（SCL）兩根線來完成數據的傳輸及外圍器件的擴展，任何一個具有IIC總線接口的外圍器件，不論其功能差別有多大，都具有相同的電氣接口，因此都可以掛接在總線上，不需設計總線接口；增加和刪減系統中的外圍器件，不會影響總線和其他器件的工作，便於系統功能的改進和升級。
對各器件的尋址採用軟尋址方式，因此節點上沒有必須的片選線 ，器件地址完全取決於器件類型於單元結構，簡化了IIC系統的硬件連接。
4、I2C總線的相關術語
①主機（主控器）：在IIC總線通信時，提供時鐘信號，對總線時序進行控制的器件 。主機負責總線上各個設備信息的傳輸控制，檢測並協調數據的發送和接收。主機對整個數據傳輸具有絕對的控制權，其他設備只對主機發送的控制信息作出響應。如果在IIC系統中只有一個MCU，那麼由MCU擔任主機。
②從機（被控器）：在IIC總線通信中，除主機外的其他設備均爲從機。主機通過從機地址訪問從機，對應的從機作出響應，與主機通信。從機之間無法通信，任何數據傳輸都必須通過對主機進行。
③地址：每一個IIC器件都有自己的地址，以供自身在從機模式下使用。在標準的IIC中定義從機地址是七位（擴展IIC允許10位地址）。
④發送器：發送數據到總線的器件。
⑤接收器：從總線接收數據的器件。
⑥SDA（Serial Data）：串行數據線。
⑦SCL（Serial Clock）：串行時鐘線。
5、I2C總線通信協議
下圖給出一個由MCU作爲主機，通過IIC總線帶3個從機的單主機IIC總線系統。這是最常用、最典型的IIC總線連接方式。
IIC總線系統上由一條串行數據線SDA和一條串行時鐘線SCL組成。當總線空閒時，兩根線均爲高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，講使總線的信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線與關係
一、I2C總線的數據傳送
1、IIC總線是以串行方式傳輸數據，I2C總線進行數據傳送時，從數據字節的最高位開始傳送，每一個數據位在SCL上都有一個時鐘脈衝相對應。時鐘信號爲高電平期間，數據線上的數據必須保持穩定，只有在時鐘線的信號爲低電平期間，數據線上的高電平或低電平狀態才允許變化。
2、起始、終止信號和應答與非應答
起實信號(START)：如下圖所示，當SCL爲高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，主機就向從機產生開始信號。當總線空閒的時候，主機通過發送（START）信號建立通信。
停止信號（STOP）:當SCL爲高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，產生停止信號。主機通過發送停止信號，結束數據通信。
注意：
起始和終止信號都是由主機發出，在起始信號產生後，總線就處於被佔用的狀態，其他器件不能再產生開始信號。在終止信號產生後，總線就處於空閒狀態。
連接到IIC總線上的器件，若具有IIC總線的硬件接口，則很容易檢測到起始和終止信號。
應答信號（A）：接收數據的IC在接收到8位數據後，向發送數據的IC發出的低電平脈衝應答。每一個數據字節後面都要跟一位應答信號，表示已經收到數據。應答信號在第9個時鐘週期（SCL=1）出現，這時發送器必須在這一時鐘位上釋放數據線，由接收設備拉低SDA電平來產生應答信號。所以，一個完整的字節數據傳輸需要9個時鐘脈衝。
非應答信號：如果接收設備保持SDA的高電平則產生非應答信號。
如果從機作爲接收方向主機發送非應答信號，主機就認爲此次數據傳輸失敗；
如果是主機作爲接收方，在從機發送器發送完一個字節數據後，發送了非應答信號，從機就認爲數據傳輸結束，並釋放SDA線，不論是以上哪種情況都會終止數據傳輸。
應答信號由接收器產生，總線上帶有IIC總線接口的器件很容易檢測到這些信號。
3、數據傳送格式
IIC總線發送器送到SDA線上的每個字節必須位8位長，傳送時高位在前，低位在後。與之對應，主器件在SCL線上產生8個脈衝，第9個脈衝低電平期間，發送器釋放SDA線，接收器把SDA線拉低，以給出一個接收確認位（即應答信號）；每傳1個字節需要9個時鐘脈衝。
4、主機向從機讀寫數據的過程
IIC總線上傳送的數據是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數據信號。
（1）主機向從機寫入一個字節數據的操作過程
（2）主要要從從機讀出1個字節數據的操作過程
5、從機的尋址約定
爲了消除IIC總線系統中主控器與被控器的地址選擇線，最大限度簡化總線連接線，IIC總線採用了獨特的尋址約定，規定開始信號後的第一個字節爲尋址字節（從機地址），用來尋址被控器件，並規定數據傳送方向。
尋址字節各位的定義：
D7~D1維組成從機的地址；D0位是數據傳送方向位，爲“0”時表示主機向從機寫數據，爲“1”時表示主機由從機讀數據（規律：以主機看，高度低寫）。
主控器發送開始信號後，立即發送尋址字節，這時，總線上的所有器件都將尋址字節中的7位地址與自己器件地址比較。如果兩者相同，則該器件認爲被主控器尋址，併發送應答信號，被控器根據讀寫位確定自身是作爲發送器還是接收器。
從機的地址由固定部分和可編程部分組成。在一個系統中可能接入多個同類的從機，從機地址中可編程部分決定了可接入總線該類器件的最大數目。如一個從機的7位尋址位有4位是固定爲，3位是可編程位，這時僅能尋址8個同樣的器件，即可以有八個同樣的器件接入到該I2C總線系統中。