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，採用的都是通過i2c來進行相應的設定。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位址。這個位址有7位和10位兩種形式。7位能夠表示127個位址，而在實際使用中基本上不會掛載如此多的設定，所以很多裝置的位址都採用7位，所以本文接下來的說明都是基於此。
i2c還有乙個很重要的概念，就是「主—從」。對於從裝置來說，它是啥都不幹的，更不會自動傳送資料；而主裝置，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，所有的裝置都是接到這兩根線上。那麼，這些裝置如何知道資料是傳送給它們呢？這就得依靠前面所說到的位址了。裝置i2c的位址是固定的，比如0x50，0x60等等。因為只能有127個位址，位址衝突是很常見的，所以一般裝置都會有乙個位址選擇pin，比如拉高時候為0x50，接地為0x60。如果無論拉高還是接地，都和別的晶元有衝突，那該怎麼辦呢？答案是：涼拌，沒辦法。遇到這種情況，只能換晶元了。
一、概要
i2c匯流排只需要兩條線，一條sda資料線，一條scl時鐘線；根據這兩條線的高低電平、上公升沿、下降沿就可以實現主機與i2c裝置的通訊；其中有：
（1）i2c匯流排相關
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上公升沿時；
傳輸資料：開始傳輸後，scl處於高電平時，sda的資料為所傳輸的資料；
正常i2c匯流排的資料是：start + i2c devece id + r/w + ack + data（first byte）+ ack + ... + data（n）+ ack + stop
（2）i2c裝置相關
暫存器reg：一般的i2c裝置晶元都有帶reg，一般在傳輸正式的資料之前需要先傳輸reg位址，比如我的oled來說，在傳控制命令時需要先傳送0x00的reg位址，在傳輸資料時需要傳送0x40的reg位址；
二、除錯及波形分析
一般當我們拿到乙個i2c裝置時，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，那後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，我們該怎麼除錯呢？當我們寫完oled驅動，但oled屏還是不亮，可能問題會出現在哪？是硬體問題還是軟體問題？；若為軟體問題，那會是i2c匯流排驅動問題，還是我們i2c裝置驅動有問題？那麼我們該如何判斷問題出現位置呢？這就需要我們對i2c匯流排上的資料進行分析；那麼下面我將詳細講述如何獲取和分析i2c匯流排上的資料；
（1）示波器
對於i2c匯流排的資料，我們要用到示波器，這樣我們才能抓取到訊號，而且必須同時採集sda和scl的資料；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（因為開始訊號是sda下降沿），並且設定成單次模式（這樣抓取完一次就會stop，便於我們資料分析）；
（2）波形
我們來看i2c協議中的資料傳輸時序圖：
scl是時鐘，sda承載的是資料。當sda從1變動到0，而scl還是1時，表示開始資料傳輸。接下來的7位，就是裝置的位址。緊接著的是讀寫標誌，其為1時是讀取，為0則是寫。如果i2c匯流排上存在著和請求的位址相對應的裝置，則從裝置會傳送乙個ack訊號通知主裝置，可以傳送資料了。接到ack訊號後，主裝置則傳送乙個8位的資料。當傳輸完畢之後，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，並且哪個時鐘沿是幹嘛的，都是確定好的。比如，前面7個必定是位址，第8個是讀寫標誌，資料傳輸必須是8位，必須接個ack訊號等等。
前面的時序圖並沒有標明資料傳輸的方向，我們現在看看寫操作的資料流向：
網格的是主裝置傳送的，白色格仔是從裝置傳送的。從圖示中可以看到，對於寫操作，從裝置都只是傳送ack進行確認而已。
而讀操作的資料流向，就有所不同，如圖：
這時候，從裝置除了傳送ack以外，緊跟著的還有資料。
我們用示波器來檢視波形圖，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要求要有乙個主裝置，負責發起請求和控制時鐘；其它為從裝置，通過裝置id位址來識別並響應主裝置請求。主從裝置要輪流控制sda。一開始我沒搞明白這一點，直接加了寫i2c資料**，然後用示波器在sda和scl腳測量，卻只能找到些凌亂的波形，沒有預期的效果。後來把從裝置接上，兩邊寫好**，互相有了響應，這才在示波器上看到波形。
這裡我找了乙個主裝置往從裝置寫資料的例子，**如下：
char buf[128];
int len;
strcpy(buf,"..huz_hello_i2c/n");
len=strlen(buf);
//deviceid: 0x3c
write_i2c(0x3c, buf , len);
接收端的**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，形成開始訊號；
接著是7位位址和一位讀寫標誌，這裡7位位址為0111100，即0x3c，正是我們**中設定的位址id；最後一位為0表示寫操作；
接著在下乙個時鐘，主機以高電平狀態釋放sda，這時從機響應，將sda拉低了；
接著是兩個8位資料00101110與響應，即0x2e，正是「.」號的ascii碼，符合預期輸出；
還有其它資料和最後的停止位，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；由於訊號筆上設定了訊號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個時鐘週期大概用了4格，即4x25us=100us，平均每個時鐘週期是10us，可算出傳輸頻率為1/10us=100,000/s，即100k bps。
另外，對於讀從裝置內容，基本流程是主裝置先往從裝置寫乙個命令，然後再輸出讀取命令，然後才由從裝置傳送資料。過程類似，不再具體分析了。
下圖示例中，主機先向從機寫了乙個位址命令，然後重新開始並進入讀取週期。
分析波形可檢測出i2c通訊工作是否正常，是否符合預期，對我們程式設計除錯診斷有輔助作用
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