任何一个CPU要和某个设备交互，就需要使用某种双方约定好的通信协议。这种通信协议，从OSI七层计算机网络架构上来说，从最高层应用层的HTTP，传输层的TCP，到底层数据链路层的I2C，SPI，CAN等。本文来介绍I2C协议，这是本科刚开始学嵌入式时就接触到的非常基础的东西了，工作后在这回顾整理一下。
MCU用这种协议来和存储器等外部设备通信，是一种低速、简单的协议，只有一根时钟线和一根数据线。数据线 SDA 和时钟线 SCL 都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电压，所以当总线空闲的时候，这两条线路都是高电平。总线上数据的传输速率在标准模式下可达 100kbit/s 在快速模式下可达 400kbit/s 在高速模式下可达3.4Mbit/s。把某个外设挂载到I2C总线上，MCU就能使用I2C协议和这个外设通信。
一个MCU可能要和多个外设通信，因此需要知道外设地址。知道了地址之后，就可以使用I2C读写时序来发出信号、和外设通信了。
时序
MCU准备发送数据，先要告知外设：“我要发数据了，你准备好接收”。
当 SCL 为高电平期间，SDA 从高电平跳到低电平。该信号由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于被占用状态，准备数据传输。
接着开始传输数据。进行数据传送时，只有在时钟线上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。时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定。I2C数据每传输一个字节，就在下一个时钟脉冲期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ ACK 简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。
发送完成之后，MCU要告知外设：“我说完了”。当 SCL 为高电平期间， SDA 由低到高跳变，就表达了这个意思。在停止信号发出后，总线就处于空闲状态。
IIC 总线的 SDA 和 SCL 两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
这里还有一个问题是，MCU怎么告诉设备要读/写设备上哪个地址的数据？一般在发送设备地址后会发送设备的内存地址，然后再结合设备属性进行单字节操作或单页操作等。一般根据应答/非应答信号确定是否继续。
写时序
整体的写时序如下
MCU首先在 IIC 总线上发送起始信号，这时总线上的从机都会等待接收由主机发出的数据。接着MCU发送从机地址+0(写操作)组成的 8bit 数据，从机接收到该 8bit 数据后，检验是否是自己的设备的地址，假如是自己的设备地址，那么从机就会发出应答信号。主机在总线上接收到有应答信号后，才能继续向从机发送数据。
读时序
读时序如下
依然是MCU发出起始信号，接着发送从机地址+1(读操作)组成的 8bit 数据，从机接收到数据验证是否是自身的地址。验证是自己的设备地址后，从机就会发出应答信号，并向主机返回 8bit 数据，发送完之后从机就会等待主机的应答信号。假如主机一直返回应答信号，那么从机可以一直发送数据，就是图中的（n byte + 应答信号）情况，直到主机发出非应答信号，再发送停止信号，从机才会停止发送数据。
