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）。

由于某種原因從機不對主機尋址信號應(yīng)答時（如從機正在進(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。

如果從機對主機進(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，主機則應(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，必須向從機發(fā)出一個結(jié)束傳送的信號。這個信號是由對從機的“非應(yīng)答”來實現(xiàn)的。然而，從機釋放SDA線，以允許主機產(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”表示主機發(fā)送數(shù)據(jù)（T），“1”表示主機接收數(shù)據(jù)（R）。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機產(chǎn)生的終止信號結(jié)束。但是，若主機希望繼續(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） 主機向從機發(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)由主機向從機傳送，無陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機向主機傳送。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）主機在發(fā)送完第一個字節(jié)后，立即讀取從機數(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位組成從機的地址。D0位是數(shù)據(jù)傳送方向位，為“0”時表示主機向從機寫數(shù)據(jù)，為“1”時表示主機由從機讀數(shù)據(jù)。

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

從機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，從機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器件復(fù)位，并由硬件裝入從機地址的可編程部分。能響應(yīng)命令的從機器件復(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使用時，也用這個地址作為從機地址。格式為：

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