I2C是Inter-Integrated Circuit的簡稱，讀作：I-squared-C。由飛利浦公司於1980年代提出，為了讓主板、嵌入式系統或手機用以連接低速周邊外部設備而發展。
>特點：
串行、同步、非差分、低速率
1）串行通信，所有的數據以位為單位在SDA線上串行傳輸；
2）同步通信，即雙方工作在同一個時鍾下，一般是通信的A方通過一根CLK信號線，將A設備的時鍾傳輸到B設備，B設備在A設備傳輸的時鍾下工作。同步通信的特征是：通信線中有CLK；
3）非差分，I2C通信速率不高，且通信距離近，使用電平信號通信；
4）低速率，I2C一般是同一個板子上的兩個IC芯片間通信，數據量不大，速率低。速率：幾百KHz，速率可能不同，不能超過IC的最高速率；
簡單有效，支持多主控。
主要用於SOC和周邊外設間的通信（如：EEPROM，電容觸摸芯片，各種Sensor等）。
>物理接口
I2C總線只使用兩條雙向漏極開路的信號線（串行數據線：SDA，及串行時鍾線：SCL），並利用電阻上拉。I2C總線僅僅使用SCL、SDA兩根信號線，就實現了設備間的數據交互，極大地簡化了對硬件資源和PCB板布線空間的占用。I2C總線廣泛應用在EEPROM、實時時鍾、LCD、及其他芯片的接口。I2C允許相當大的工作電壓范圍，典型的電壓基准為：+3.3V或+5V。
SCL（Serial Clock）：串行時鍾線，傳輸CLK信號，一般是主設備向從設備提供
SDA（Serial Data）：串行數據線，傳輸通信數據
I2C總線接口內部結構如下圖所示：
>通信
I2C總線通訊由起始位開始通訊，由結束位停止通訊，並釋放I2C總線。起始位和結束位都由主設備發出。
起始位（S）：在SCL為高電平時，SDA由高電平變為低電平
結束位（P）：在SCL為高電平時，SDA由低電平變為高電平
如下圖所示：
I2C數據以字節（即8bits）為單位傳輸，每個字節傳輸完后都會有一個ACK應答信號。應答信號的時鍾是由主設備產生的。
應答（ACK）：拉低SDA線，並在SCL為高電平期間保持SDA線為低電平
非應答（NOACK）：不要拉低SDA線（此時SDA線為高電平），並在SCL為高電平期間保持SDA線為高電平
在傳輸期間，如果從設備來不及處理主設備發送的數據，從設備會保持SCL線為低電平，強迫主設備等待從設備釋放SCL線，直到從設備處理完后，釋放SCL線，接着進行數據傳輸。
如下圖所示：
這個圖示為向地址為0x51的EEPROM進行寫2個字節的數據0x50和0x0F.
一個I2C過程由“起始”開始, 接着是我們要通信的設備的地址，有一位標記此操作是“讀”還是“寫”；要讀取或寫入的“數據”，最后是個“終止”位。
還有其它的一些細節，比如在每個字節傳輸以后需要一個”應答“位，參看波形圖。
所有的數據傳輸過程中，SDA線的電平變化必須在SCL為低電平時進行，SDA線的電平在SCL線為高電平時要保持穩定不變。如下圖所示：
【其他】
I2C的數據傳輸速率位於串口和SPI之間，大部分I2C設備支持100KHz和400KHz模式。使用I2C傳輸數據會有一些額外消耗：每發送8bits數據，就需要額外1bit的元數據（ACK或NACK）。I2C支持雙向數據交換，由於僅有一根數據線，故通信是半雙工的。
硬件復雜度也位於串口和SPI之間，而軟件實現可以相當簡單。
如果兩個master都想在同一條空閑總線上傳輸，此時必須能夠使用某種機制來選擇將總線控制權交給哪個master，這是通過時鍾同步和仲裁來完成的，而被迫讓出控制權的master則需要等待總線空閑后再繼續傳輸。在單一master的系統上無需實現時鍾同步和仲裁。
參考博客################################################
本文非原創，只是個人了解的資料整理：
1.https://www.cnblogs.com/microxiami/p/8527464.html
2.https://zhuanlan.zhihu.com/p/137568249
3.https://zhuanlan.zhihu.com/p/26579936
4.https://www.stepfpga.com/doc/i2c
5.https://blog.csdn.net/jasonchen_gbd/article/details/77431951