目录
I2C协议概述
I2C通信原理
I2C通信时序
I2C协议概述
同步通信 半双工（分时） 串行传输 电平信号
特点：①有两根传输线（时钟线SCL、双向数据线SDA）
②主从模式：通信双方为主设备（Master）和从设备（Slave），在总线上的每一个设备都可以作为主设备或从设备，但一个总线上一般只有一个主设备和多个从设备。主设备是用来产生允许传输的时钟信号，并初始化总线的数据传输，所以主设备通常是CPU，而从设备只能被动相应主设备发起的通信请求，所以各种I2C接口芯片作为从设备使用
③I2C上每个从设备都有7bit的物理地址（MSB），且该地址是唯一的，固化在芯片上，可以从datasheet中获取。I2C地址中全0为广播地址，所以I2C总线上理论可以有2^7-1个从设备
I2C通信原理
通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生协议信号进行数据的传递。在I2C总线上传递的每一位数据都由一个同步时钟脉冲相对应，即在SCL串行时钟的配合下，数据在SDA上从高位向低位依次串行传送每一位的数据。
I2C通信时序
1）起始位 （主设备发起）
I2C总线在空闲的时候，两根传输线都是高电平（通过上拉电阻变成高电平）。当要开始通信的时候，主设备就发起一个START（S）信号，告诉所有的从设备准备开始通信。当要结束通信的时候，主设备会发起一个STOP（P）信号结束此次通信。
- 起始位：当SCL保持高电平时，SDA产生一个下降沿，从而发起一个起始位
- 停止位：当SCL保持高电平时，SDA产生一个上升沿，从而发起一个停止位
2）读写地址
主设备在第一时序中发起START信号，在第二个时序要紧跟从设备的地址。除了从设备的地址7bit之外，还要加上一位作为读写位（0表示写、1表示读）。所以相当于从设备读地址是为一个字节，高7位是从设备物理地址，最低位表示读写状态。
例如： 0x44<<1 | 1 表示读 0x44<<1 表示写
3）应答信号
当主机在总线上传输从设备地址时，各个从设备开始进行地址匹配，如果地址匹配成功，那么从设备将发出ACK应答信号。当主机收到应答信号，则表示通信成功建立，否则表示寻址失败。
地址匹配从设备发送应答信号，在第九个时钟，然后这时候发送端是释放SDA线控制权（注意：这里是主设备内部上拉，不是外部上拉电阻，因为如果是外部，从设备无法下拉电阻，没有控制权），将SDA拉高，由接收方控制。
- 若要继续通信，从设备发出ACK应答信号，即是SDA为低电平
- 若不要继续通信，从设备发出NAK非应答信号，即是SDA为高电平
4）数据位收发
主机收到从设备应答信号之后，开始给从设备发送数据，SDA数据线上的每个字节必须是8位，并且是以MSB方式发送，每次传输的字节数量没有限制，但是每个字节发送完成之后，从机都要发送一个应答信号，代表是否继续通信。
发送数据位的时候，高电平代表数据位为1，低电平代表数据位为0。当传输的数据位发生变化时（由1变为0、由0变为1），此时必须要确保SCL保持低电平。
5）主机发送数据流程
- 当总线空闲的时候，主机发送一个起始信号S，代表开始通信
- 主机接着发送一个从机的物理地址7bit和一位读写控制位（0为写、1为读）
- 从机进行地址匹配，匹配成功后发送一个应答信号ACK（低电平为0）
- 主机收到应答信号，接着开始发送第一个字节的数据
- 从机收到数据后返回一个ACK
- 主机收到应答信号后，接着发送下一个字节
- 当主机发送完最后一个字节，并且接收到从机的应答信号时，接着发送一个停止信号P结束通信，并且释放总线
- 从机收到P信号之后也推出和主机之间的通信
6）主机接收数据流程
- 当总线空闲的时候，主机发送一个起始信号S，代表开始通信
- 主机接着发送一个从机的物理地址7bit和一位读写控制位（0为写、1为读）
- 从机进行地址匹配，匹配成功后发送一个应答信号ACK（低电平为0），接着开始发送第一个字节数据
- 主机收到数据之后向从机返回一个ACK
- 从机收到应答信号后，接着发送下一个字节
- 当主机接收完数据之后，向从机发送一个NAK信号，从机收到非应答信号后停止发送数据
- 主句发送ACK之后，发送一个停止信号结束通信，并释放总线
Ps：主机接收数据的时候，就是Master控制时钟线，当有一个脉冲的时候，从设备就发送一个位的数据。因为是MSB，所以收到一个数据就左移一位，主机收到一个字节的数据后，就给从机发一个应答信号。
典型代表：SHT20温湿度传感器、SHT30温湿度传感器、OLED显示屏、RTC、触摸屏
SHT20温湿度传感器工作原理
