i2c總線是一種用于ic器件之間連接的二線制總線。它通過sda（串行數(shù)據(jù)線）及scl（串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件：不管是單片機(jī)、存儲器、lcd驅(qū)動器還是鍵盤接口。

　　1．i2c總線的基本結(jié)構(gòu)　采用i2c總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或ic器件，其內(nèi)部不僅有i2c接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。cpu不僅能通過指令將某個功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對該單元的工作狀況進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的既簡單又靈活的擴(kuò)展與控制。i2c總線接口電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。 2．雙向傳輸?shù)慕涌谔匦浴鹘y(tǒng)的單片機(jī)串行接口的發(fā)送和接收一般都各用一條線，如mcs51系列的txd和rxd，而i2c總線則根據(jù)器件的功能通過軟件程序使其可工作于發(fā)送或接收方式。當(dāng)某個器件向總線上發(fā)送信息時，它就是發(fā)送器(也叫主器件)，而當(dāng)其從總線上接收信息時，又成為接收器(也叫從器件)。主器件用于啟動總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時鐘以開放傳送的器件，此時任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件。i2c總線的控制完全由掛接在總線上的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定。在總線上，既沒有中心機(jī)，也沒有優(yōu)先機(jī)。

　　總線上主和從(即發(fā)送和接收)的關(guān)系不是一成不變的，而是取決于此時數(shù)據(jù)傳送的方向。sda和scl均為雙向i/o線，通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時，兩根線都是高電平。連接總線的器件的輸出級必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能。i2c總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標(biāo)準(zhǔn)工作方式下為100kbit/s，在快速方式下，最高傳送速率可達(dá)400kbit/s。

　　3．i2c總線上的時鐘信號　在i2c總線上傳送信息時的時鐘同步信號是由掛接在scl時鐘線上的所有器件的邏輯“與”完成的。scl線上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個器件的時鐘信號下跳為低電平，將使scl線一直保持低電平，使scl線上的所有器件開始低電平期。此時，低電平周期短的器件的時鐘由低至高的跳變并不能影響scl線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。

　　當(dāng)所有器件的時鐘信號都上跳為高電平時，低電平期結(jié)束，scl線被釋放返回高電平，即所有的器件都同時開始它們的高電平期。其后，第一個結(jié)束高電平期的器件又將scl線拉成低電平。這樣就在scl線上產(chǎn)生一個同步時鐘?？梢姡瑫r鐘低電平時間由時鐘低電平期最長的器件確定，而時鐘高電平時間由時鐘高電平期最短的器件確定。

　　4．?dāng)?shù)據(jù)的傳送　在數(shù)據(jù)傳送過程中，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束。在i2c總線技術(shù)規(guī)范中，開始和結(jié)束信號（也稱啟動和停止信號）的定義如圖2所示。當(dāng)時鐘線scl為高電平時，數(shù)據(jù)線sda由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開始”信號；當(dāng)scl線為高電平時，sda線發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號。開始和結(jié)束信號都是由主器件產(chǎn)生。在開始信號以后，總線即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束信號以后的一段時間內(nèi)，總線被認(rèn)為是空閑的。i2c總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在i2c總線開始信號后，送出的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)是用來選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位(r/w)。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。開始信號后，系統(tǒng)中的各個器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位(r/w)確定。

　　在i2c總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個字節(jié)必須為8位，而且每個傳送的字節(jié)后面必須跟一個認(rèn)可位（第9位），也叫應(yīng)答位（ack）。數(shù)據(jù)的傳送過程如圖3所示。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個字節(jié)后都會作出響應(yīng)，即釋放scl線返回高電平，準(zhǔn)備接收下一個數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件可繼續(xù)傳送。如果從器件正在處理一個實(shí)時事件而不能接收數(shù)據(jù)時，（例如正在處理一個內(nèi)部中斷，在這個中斷處理完之前就不能接收i2c總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)）可以使時鐘scl線保持低電平，從器件必須使sda保持高電平，此時主器件產(chǎn)生1個結(jié)束信號，使傳送異常結(jié)束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當(dāng)從器件處理完畢時將釋放scl線，主器件繼續(xù)傳送。當(dāng)主器件發(fā)送完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對應(yīng)于scl線上的一個時鐘（ack）認(rèn)可位，在此時鐘內(nèi)主器件釋放sda線，一個字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號將sda線拉成低電平，使sda在該時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信號結(jié)束后，sda線返回高電平，進(jìn)入下一個傳送周期。

　　i2c總線還具有廣播呼叫地址用于尋址總線上所有器件的功能。若一個器件不需要廣播呼叫尋址中所提供的任何數(shù)據(jù)，則可以忽略該地址不作響應(yīng)。如果該器件需要廣播呼叫尋址中提供的數(shù)據(jù)，則應(yīng)對地址