對於嵌入式開發的朋友來說，I2C協議實在是再熟悉不過了，有太多的器件，采用的都是通過I2C來進行相應的設置。今天，我們就隨便聊聊這個I2C協議。
I2C協議中最重要的一點是I2C地址。這個地址有7位和10位兩種形式。7位能夠表示127個地址，而在實際使用中基本上不會掛載如此多的設置，所以很多設備的地址都采用7位，所以本文接下來的說明都是基於此。
I2C還有一個很重要的概念，就是“主—從”。對於從設備來說，它是啥都不干的，更不會自動發送數據；而主設備，則是起到控制作用，一切都是從它開始。
除了GND以外，I2C有兩根線，分別是SDA和SCL，所有的設備都是接到這兩根線上。那么，這些設備如何知道數據是發送給它們呢？這就得依靠前面所說到的地址了。設備I2C的地址是固定的，比如0x50，0x60等等。因為只能有127個地址，地址沖突是很常見的，所以一般設備都會有一個地址選擇PIN，比如拉高時候為0x50，接地為0x60。如果無論拉高還是接地，都和別的芯片有沖突，那該怎么辦呢？答案是：涼拌，沒辦法。遇到這種情況，只能換芯片了。
一、概要
I2C總線只需要兩條線，一條SDA數據線，一條SCL時鍾線；根據這兩條線的高低電平、上升沿、下降沿就可以實現主機與I2C設備的通訊；其中有：
（1）I2C總線相關
傳輸開始條件：SCL處於高電平，SDA下降沿時；
傳輸接收條件：SCL處於高電平，SDA上升沿時；
傳輸數據：開始傳輸后，SCL處於高電平時，SDA的數據為所傳輸的數據；
回應：當傳輸完一個字節后，I2C設備需要回應一個ACK，這樣主機才繼續發送；因此回應信號是在傳輸完8bit后的下一個數據位（SDA值），當SDA為0表示有回應，為1表示沒回應；
正常I2C總線的數據是：Start + I2C devece id + R/W + ACK + Data（first byte）+ ACK + ... + Data（n）+ ACK + Stop
（2）I2C設備相關
設備地址：有7位和10位兩種，具體見I2C設備芯片的DataSheet，由於目前用到的是7位，因此下面主要針對7位講述；在講I2C設備地址是有可能有兩種說法，主要是用8位表示還是用7為表示，比如對於我的OLED來說，當用8位表示時則為0x78地址，當用7位時則為0x3c（即0x78右移1為），在驅動中用0x78還是用0x3c要看具體平台的I2C總線驅動，我在AMLOGIC平台上用的是0x78，而在MV平台上用的是0x3c；
寄存器reg：一般的I2C設備芯片都有帶reg，一般在傳輸正式的數據之前需要先傳輸reg地址，比如我的OLED來說，在傳控制命令時需要先發送0x00的reg地址，在傳輸數據時需要發送0x40的reg地址；
二、調試及波形分析
一般當我們拿到一個I2C設備時，就必須涉及到驅動的編寫，就比如對於OLED來說，就要用編寫OLED驅動，這樣我們才能控制它，對於OLED屏來說，第一步也是最重要的一步就是點亮它；當我們做完這一步，那后面剩下的就只是細節問題了；”萬事開頭難“，這句話真的不假，對於OLED來說，如何才能點亮，我們該怎么調試呢？當我們寫完OLED驅動，但OLED屏還是不亮，可能問題會出現在哪？是硬件問題還是軟件問題？；若為軟件問題，那會是I2C總線驅動問題，還是我們I2C設備驅動有問題？那么我們該如何判斷問題出現位置呢？這就需要我們對I2C總線上的數據進行分析；那么下面我將詳細講述如何獲取和分析I2C總線上的數據；
（1）示波器
對於I2C總線的數據，我們要用到示波器，這樣我們才能抓取到信號，而且必須同時采集SDA和SCL的數據；該如何抓取呢？我這邊的方式是將示波器調成邊下降沿觸發模式（因為開始信號是SDA下降沿），並且設置成單次模式（這樣抓取完一次就會stop，便於我們數據分析）；
（2）波形
我們來看I2C協議中的數據傳輸時序圖：
SCL是時鍾，SDA承載的是數據。當SDA從1變動到0，而SCL還是1時，表示開始數據傳輸。接下來的7位，就是設備的地址。緊接着的是讀寫標志，其為1時是讀取，為0則是寫。如果I2C總線上存在着和請求的地址相對應的設備，則從設備會發送一個ACK信號通知主設備，可以發送數據了。接到ACK信號后，主設備則發送一個8位的數據。當傳輸完畢之后，SCL保持為1，SDA從0變換到1時，標明傳輸結束。
從這個時序圖中可以看到，SCL很重要，並且哪個時鍾沿是干嘛的，都是確定好的。比如，前面7個必定是地址，第8個是讀寫標志，數據傳輸必須是8位，必須接個ACK信號等等。
前面的時序圖並沒有標明數據傳輸的方向，我們現在看看寫操作的數據流向：
網格的是主設備發送的，白色格子是從設備發送的。從圖示中可以看到，對於寫操作，從設備都只是發送ACK進行確認而已。
而讀操作的數據流向，就有所不同，如圖：
這時候，從設備除了發送ACK以外，緊跟着的還有數據。
我們用示波器來查看波形圖，以便於理解。
將示波器的X和Y分別接到SDA和SCL，得到波形並分析如圖:
I2C要求要有一個主設備，負責發起請求和控制時鍾；其它為從設備，通過設備ID地址來識別並響應主設備請求。主從設備要輪流控制SDA。一開始我沒搞明白這一點，直接加了寫I2C數據代碼，然后用示波器在SDA和SCL腳測量，卻只能找到些凌亂的波形，沒有預期的效果。后來把從設備接上，兩邊寫好代碼，互相有了響應，這才在示波器上看到波形。
這里我找了一個主設備往從設備寫數據的例子，代碼如下：
接收端的代碼比較簡單，就不貼了。
將示波器的X和Y分別接到SDA和SCL，得到波形並分析如圖：
從圖中可知時序如下：
- 由主機發起，在SCL為高電平時，SDA由高到低切變，形成開始信號；
- 接着是7位地址和一位讀寫標志，這里7位地址為0111100，即0x3c，正是我們代碼中設置的地址ID；最后一位為0表示寫操作；
- 接着在下一個時鍾，主機以高電平狀態釋放SDA，這時從機響應，將SDA拉低了；
- 接着是兩個8位數據00101110與響應，即0x2E，正是“.”號的ASCII碼，符合預期輸出；
- 還有其它數據和最后的停止位，圖中被截掉了。
從圖中可知，縱向一格是200mV，則SDA和SCL的電平大概就是350mV；由於信號筆上設置了信號x10，因此實際電平應該大概是3.5V（理論上應該是3.3V）。橫向一格是25us，10個時鍾周期大概用了4格，即4x25us=100us，平均每個時鍾周期是10us，可算出傳輸頻率為1/10us=100,000/s，即100k bps。
另外，對於讀從設備內容，基本流程是主設備先往從設備寫一個命令，然后再輸出讀取命令，然后才由從設備發送數據。過程類似，不再具體分析了。
下圖示例中，主機先向從機寫了一個地址命令，然后重新開始並進入讀取周期。
分析波形可檢測出I2C通信工作是否正常，是否符合預期，對我們編程調試診斷有輔助作用。
摘自：https://blog.csdn.net/liushi558/article/details/70184788