1、I2C串行通信协议
采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩展极为容易。
单片机应用系统中常用的串行扩展总线有：IIC(Inter IC BUS)总线、单总线（1-WIRE BUS）、SPI(Serial Peripheral Interface)总线等。
2、I2C总线概述
IIC（Inter-Intergrated Circuit）总线，也可以写作I2C，主要用于同一电路板内各集成电路模块（IC）之间的连接。采用双向两线制串行数据传输方式，简化了IC之间的通信连接。IIC协议由PHILIPS公司于二十世纪八十年代初提出，其后，PHILIPS和其他厂商提供了种类丰富的IIC兼容芯片。目前，IIC总线标准已经成为世界性的工业标准。各大半导体公司推出了大量的带有IIC接口的芯片，如RAM、EEPROM、Flash ROM、A/D、D/A转换、LED/LCD驱动、实时时钟等。
3、I2C总线特点
在硬件结构上，它采用数据（SDA）和时钟（SCL）两根线来完成数据的传输及外围器件的扩展，任何一个具有IIC总线接口的外围器件，不论其功能差别有多大，都具有相同的电气接口，因此都可以挂接在总线上，不需设计总线接口；增加和删减系统中的外围器件，不会影响总线和其他器件的工作，便于系统功能的改进和升级。
对各器件的寻址采用软寻址方式，因此节点上没有必须的片选线 ，器件地址完全取决于器件类型於单元结构，简化了IIC系统的硬件连接。
4、I2C总线的相关术语
①主机（主控器）：在IIC总线通信时，提供时钟信号，对总线时序进行控制的器件 。主机负责总线上各个设备信息的传输控制，检测并协调数据的发送和接收。主机对整个数据传输具有绝对的控制权，其他设备只对主机发送的控制信息作出响应。如果在IIC系统中只有一个MCU，那么由MCU担任主机。
②从机（被控器）：在IIC总线通信中，除主机外的其他设备均为从机。主机通过从机地址访问从机，对应的从机作出响应，与主机通信。从机之间无法通信，任何数据传输都必须通过对主机进行。
③地址：每一个IIC器件都有自己的地址，以供自身在从机模式下使用。在标准的IIC中定义从机地址是七位（扩展IIC允许10位地址）。
④发送器：发送数据到总线的器件。
⑤接收器：从总线接收数据的器件。
⑥SDA（Serial Data）：串行数据线。
⑦SCL（Serial Clock）：串行时钟线。
5、I2C总线通信协议
下图给出一个由MCU作为主机，通过IIC总线带3个从机的单主机IIC总线系统。这是最常用、最典型的IIC总线连接方式。
IIC总线系统上由一条串行数据线SDA和一条串行时钟线SCL组成。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，讲使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线与关系
一、I2C总线的数据传送
1、IIC总线是以串行方式传输数据，I2C总线进行数据传送时，从数据字节的最高位开始传送，每一个数据位在SCL上都有一个时钟脉冲相对应。时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
2、起始、终止信号和应答与非应答
起实信号(START)：如下图所示，当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，主机就向从机产生开始信号。当总线空闲的时候，主机通过发送（START）信号建立通信。
停止信号（STOP）:当SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，产生停止信号。主机通过发送停止信号，结束数据通信。
注意：
起始和终止信号都是由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态，其他器件不能再产生开始信号。在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。
连接到IIC总线上的器件，若具有IIC总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。
应答信号（A）：接收数据的IC在接收到8位数据后，向发送数据的IC发出的低电平脉冲应答。每一个数据字节后面都要跟一位应答信号，表示已经收到数据。应答信号在第9个时钟周期（SCL=1）出现，这时发送器必须在这一时钟位上释放数据线，由接收设备拉低SDA电平来产生应答信号。所以，一个完整的字节数据传输需要9个时钟脉冲。
非应答信号：如果接收设备保持SDA的高电平则产生非应答信号。
如果从机作为接收方向主机发送非应答信号，主机就认为此次数据传输失败；
如果是主机作为接收方，在从机发送器发送完一个字节数据后，发送了非应答信号，从机就认为数据传输结束，并释放SDA线，不论是以上哪种情况都会终止数据传输。
应答信号由接收器产生，总线上带有IIC总线接口的器件很容易检测到这些信号。
3、数据传送格式
IIC总线发送器送到SDA线上的每个字节必须位8位长，传送时高位在前，低位在后。与之对应，主器件在SCL线上产生8个脉冲，第9个脉冲低电平期间，发送器释放SDA线，接收器把SDA线拉低，以给出一个接收确认位（即应答信号）；每传1个字节需要9个时钟脉冲。
4、主机向从机读写数据的过程
IIC总线上传送的数据是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。
（1）主机向从机写入一个字节数据的操作过程
（2）主要要从从机读出1个字节数据的操作过程
5、从机的寻址约定
为了消除IIC总线系统中主控器与被控器的地址选择线，最大限度简化总线连接线，IIC总线采用了独特的寻址约定，规定开始信号后的第一个字节为寻址字节（从机地址），用来寻址被控器件，并规定数据传送方向。
寻址字节各位的定义：
D7~D1维组成从机的地址；D0位是数据传送方向位，为“0”时表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从机读数据（规律：以主机看，高度低写）。
主控器发送开始信号后，立即发送寻址字节，这时，总线上的所有器件都将寻址字节中的7位地址与自己器件地址比较。如果两者相同，则该器件认为被主控器寻址，并发送应答信号，被控器根据读写位确定自身是作为发送器还是接收器。
从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一个系统中可能接入多个同类的从机，从机地址中可编程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目。如一个从机的7位寻址位有4位是固定为，3位是可编程位，这时仅能寻址8个同样的器件，即可以有八个同样的器件接入到该I2C总线系统中。