I2C(Inter-Integrated Circuit)接口，有时也写作ⅡC或I²C接口，是一种串行数字总线接口。
I2C接口只有2根信号线，总线上可以连接多个设备，硬件实现简单，可扩展性强。
I2C通信协议可以用普通GPIO引脚进行软件模拟。
I2C接口主要用于通信速率要求不高，以及多个器件之间通信的应用场景。
I2C总线的结构
一个器件的I2C接口只有2根信号线，即双向串行数据线SDA和时钟信号线SCL。
I2C是一种多设备总线，一根I2C总线上可以挂载多个设备。
例如，STM32F407开发板上的I2C总线通信系统如图17-1所示，它连接了两个I2C设备，一个是EEPROM器件24C02,另一个是加速度计和陀螺仪传感器芯片MPU6050。
I2C总线有如下的特点。
● I2C总线只有两根信号线，SDA是双向串行数据线，SCL是时钟信号线，用于数据收发的同步。
● I2C总线上可以挂载多个设备，一般有一个主设备、多个从设备。MCU一般作为主设备，外围器件作为从设备。在I2C通信协议中，主动发起通信的器件就是主设备，被动进行响应的器件就是从设备。
● I2C总线上每个器件有一个7位或10位的地址，主设备发起通信时，会首先发送目标设备地址，只有地址对应的从设备才会做出响应。
● I2C总线的两根信号线有上拉电阻。当I2C器件空闲时，其输出接口是高阻态。当所有设备都空闲时，I2C总线上是高电平。
● I2C通信有标准模式和快速模式，标准模式传输速率为100kbit/s,快速模式传输速率为400kbit/s。
I2C总线通信协议
I2C通信总是由主机启动，每个通信过程由起始信号开始，由停止信号结束。一个数据包有8位，每个数据包后有一个应答位(ACK)或非应答位(NACK)。例如，主设备向从设备发送1字节数据的时序图，如图17-2所示。
●起始位：当SCL是高电平时，SDA的下跳沿就是起始位，是启动一次I2C通信的起始信号。
●停止位：当SCL为高电平时，SDA的上跳沿就是停止位，是停止一次I2C通信的结束信号。
●数据位：在SCL的一个时钟周期内传输一个数据位，当SCL为低电平时，发送设备更新SDA的电平，当SCL为高电平时，接收设备读取SDA的电平就是有效的一位数据。
●数据包：I2C数据通信一个数据包总是8位，也就是1字节的数据。
●应答信号：在发送完8位数据包后，发送设备在第9个SCL时钟周期采集接收设备的应答信号。若在SCL的第9个周期采集的SDA为低电平，就是应答信号ACK,如果采集的SDA是高电平，就是非应答信号NACK。
在一次I2C通信过程中，可以传输多字节的数据。主机启动I2C通信后，发送的第一个字节是目标设备地址，后面再发送或接收的数据由具体器件的指令定义决定。
I2C通信协议只是定义了基本的数据传输时序，图17-2的通信时序由MCU的硬件I2C接口实现。也可以用普通GPIO引脚的输入输出模拟I2C通信时序，这就是软件模拟I2C接口。
STM32F407的I2C接口
STM32F407芯片上有3个硬件I2C接口，记作I2C1、I2C2和I2C3,均支持I2C标准模式和I2C快速模式，还与系统管理总线(System Management Bus,SMBus)2.0兼容。STM32F407上的I2C接口具有如下特性。
●同一个I2C接口既可以工作于主模式，又可以工作于从模式。
●工作于从模式时，可以设置两个从设备地址，从而对两个从地址应答。
●使用7位或10位设备地址，还可以进行广播呼叫。
●支持不同的通信速度：标准模式传输速率为100kbit/s,快速模式传输速率为400kbit/s。
●带DMA功能的1字节缓存。