1、 數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定

I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。

2、 起始和終止信號

SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。

起始和終止信號都是由主機(jī)發(fā)出的，在起始信號產(chǎn)生后，總線就處于被占用的狀態(tài)；在終止信號產(chǎn)生后，總線就處于空閑狀態(tài)。

連接到I2C總線上的器件，若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測到起始和終止信號。對于不具備I2C總線硬件接口的有些單片機(jī)來說，為了檢測起始和終止信號，必須保證在每個時鐘周期內(nèi)對數(shù)據(jù)線SDA采用兩次。

接收器件收到一個完整的數(shù)據(jù)字節(jié)后，有可能需要完成一些其他工作，如處理內(nèi)部中斷服務(wù)等，可能無法立刻接收下一個字節(jié)，這時接收器件可以將SCL線拉成低電平，從而使主機(jī)處于等待狀態(tài)。直到接收器件準(zhǔn)備好接收下一個字節(jié)時，再釋放SCL線使之為高電平，從而使數(shù)據(jù)傳送可以繼續(xù)進(jìn)行。

3、 數(shù)據(jù)傳輸格式

3.1 字節(jié)傳送和應(yīng)答

每一個字節(jié)必須保證是8位長度。數(shù)據(jù)傳送時，先傳送最高位（MSB），每一個被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位）。

由于某種原因從機(jī)不對主機(jī)尋址信號應(yīng)答時（如從機(jī)正在進(jìn)行實時性的處理工作而無法接收總線上的數(shù)據(jù)），它必須將數(shù)據(jù)置于高電平，而由主機(jī)產(chǎn)生一個終止信號以結(jié)束總線的數(shù)據(jù)傳送。

如果從機(jī)對主機(jī)進(jìn)行了應(yīng)答，但在數(shù)據(jù)傳送一段時間后無法繼續(xù)接收更多的數(shù)據(jù)時，從機(jī)可以通過對無法接收的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的“非應(yīng)答”通知主機(jī)，主機(jī)則應(yīng)發(fā)出終止信號以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)發(fā)送。

當(dāng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)時，它收到最后一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，必須向從機(jī)發(fā)出一個結(jié)束傳送的信號。這個信號是由對從機(jī)的“非應(yīng)答”來實現(xiàn)的。然而，從機(jī)釋放SDA線，以允許主機(jī)產(chǎn)生終止信號。

3.2 數(shù)據(jù)幀格式

I2C總線上傳送的數(shù)據(jù)信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數(shù)據(jù)信號。

在起始信號后必須傳送一個從機(jī)的地址（7位），第8位是數(shù)據(jù)的傳送方向位（R/），用“0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（T），“1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R）。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號結(jié)束。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號，馬上再次發(fā)起起始信號對另一從機(jī)進(jìn)行尋址。

在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過程中，可以有以下幾種組合方式：

（1） 主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個傳送過程中不變

注：有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送，無陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)傳送。A表示應(yīng)答，表示 非應(yīng)答（高電平）。S表示起始信號，P表示終止信號。

（2）主機(jī)在發(fā)送完第一個字節(jié)后，立即讀取從機(jī)數(shù)據(jù)

（3）在傳送過程中，當(dāng)需要改變傳送方向時，起始信號和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫方向位正 好反向；

3.4總線的尋址

I2C總線協(xié)議有明確的規(guī)定：采用7位的尋址字節(jié)（尋址字節(jié)是起始信號后的第一個字節(jié)）。

3.4.1 尋址字節(jié)定義

D7～D1位組成從機(jī)的地址。D0位是數(shù)據(jù)傳送方向位，為“0”時表示主機(jī)向從機(jī)寫數(shù)據(jù)，為“1”時表示主機(jī)由從機(jī)讀數(shù)據(jù)。

主機(jī)發(fā)送地址時，總線上的每個從機(jī)都將這7位地址與自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機(jī)尋址，根據(jù)R/位將自己確定為發(fā)送器或接收器。

從機(jī)的地址由固定部分和可編輯部分組成。在一個系統(tǒng)中可能希望接入多個相同的從機(jī)，從機(jī)地址中可編程部分決定了可接入總線該類器件的最大數(shù)目。如一個從機(jī)的7位尋址位有4位是固定位，3位是可編程位，這時僅能尋址8個同樣的器件，即可以有8個同樣的器件接入到該I2C總線系統(tǒng)中。

3.4.2 尋址字節(jié)中特殊地址

固定地址編號0000和1111已被保留作為特殊用途

起始信號后的第一字節(jié)的8位為“0000 0000”時，稱為通用呼叫地址。通用呼叫地址的用意在第二字節(jié)中加以說明。格式為：

第二字節(jié)為06H時，所有能響應(yīng)通用呼叫地址的從機(jī)器件復(fù)位，并由硬件裝入從機(jī)地址的可編程部分。能響應(yīng)命令的從機(jī)器件復(fù)位時不拉低SDA和SCL線，以免堵塞總線。

第二字節(jié)為04H時，所有能響應(yīng)通用呼叫地址并通過硬件來定義其可編程地址的從機(jī)器件將鎖定地址中的可編程位，但不進(jìn)行復(fù)位。

如果第二字節(jié)的方向位B為“1”，則這兩個字節(jié)命令稱為硬件通用呼叫命令。

在這第二字節(jié)的高7位說明自己的地址。接在總線上的智能器件，如單片機(jī)或其他微處理器能識別這個地址，并與之傳送數(shù)據(jù)。硬件主器件作為從機(jī)使用時，也用這個地址作為從機(jī)地址。格式為：

在系統(tǒng)中另一種選擇可能是系統(tǒng)復(fù)位時硬件主機(jī)器件工作在從機(jī)接收器方式，這時由系統(tǒng)中的主機(jī)先告訴硬件主機(jī)器件數(shù)據(jù)應(yīng)送往的從機(jī)器件地址，當(dāng)硬件主機(jī)器件要發(fā)送數(shù)據(jù)時就可以直接向指定從機(jī)器件發(fā)送數(shù)據(jù)了。