本文為系列文件第二篇（暫定）
spi匯流排協議
2. i2c匯流排協議
3. mipi協議
狀態：更新ing
i2c匯流排簡介
i2c匯流排的硬體設定
i2c匯流排特點
i2c匯流排的協議內容與資料傳輸
i2c匯流排常用場景
電子通訊等硬體相關，基帶與電效能領域；計算機硬體相關，系統介面等。
i2c是一種常見的序列匯流排（serial bus），分別有一條資料線sda與一條時鐘線scl組成。
由philips公司發布，主要用於連線和傳輸主從器件直接的資訊傳輸。
由於i2c介面採用開漏極輸出，器件本身只能輸出低電平，所以只能通過外部上拉電阻將訊號線拉到高電平。
i2c硬體設定
此處 最小值：
由於i2c規定低於vil或者低於0.3vdd的電壓為邏輯低電平，將高於vih或者高於0.7vdd的電壓定義為邏輯高電平。
所以電源電壓限制了可允許匯流排拉低的最小值
。最大值：
具體計算可看：
i2c上拉電阻 - raymon_tec - www.cnblogs.com
ps: i2c通訊協議中包含從機的位址，從機都不主動傳送資料，主機傳送資料，資料報中包含有從機位址，主機傳送的資料，所有從機都接收，主機傳送完後，轉為接收狀態。從機接收到資料報後，檢測位址與自己的位址一致，就做應答傳送資料。位址不一致，就不處理。所以i2c匯流排中的從機位址不能重複。（在後面的協議內容中會詳細說明i2c為半雙工通訊的原因）
個人角度分析i2c的優缺點：
優點：資料線僅兩根，但可以支援多個裝置進行通訊，速率可選擇。（大多數電子裝置的io使用的頻率在380khz左右。）
主從轉換與應答
資料幀格式
匯流排衝突仲裁
空閒狀態：
sda與scl兩條訊號線同時處於高電平狀態。
起始位與停止位：
起始位與停止位
起始位：當scl為高時，sda由高到低。
停止位：當scl為高時，sda由低到高。
ps：啟動訊號與停止訊號都表示的為電平的跳變狀態，而不是電平訊號。
系統中的所有外圍器件都有乙個7位的「從器件專用位址碼」，其中高4位為器件型別，這由具體的器件廠家制定，低3位為器件的引腳定義位址，由使用者定義。主控制器通過位址碼建立多機通訊的機制。
讀位址位的方法，取前七位，轉換為16進製制時，首位補零。位址位後緊跟著一位讀寫位，1表示讀（read），0表示寫（write）。
ack位：
傳送方每傳送乙個位元組，就在時鐘脈衝第9次期間釋放資料，由接收方反饋乙個應答訊號。
如果應答訊號為低電平時，規定有效應答（ack），表示接收方已經成功接收到該位元組。
如果應答訊號為高電平時，規定為非應答（nack），表示接收方接收該位元組沒有成功。
當在scl第9個時鐘高電平時，sda拉低代表ack響應。
當在scl第9位時鐘高電平訊號器件，sda仍然保持高電平，這種情況定義為nack。此時主機（master）可以直接產生stop條件終止傳輸，或者重新start開始乙個新的傳輸。
nack情況終止傳輸
i2c的訊號取樣為時鐘高電平有效，所以要保證一定的建立時間（setup time）和保持時間（hold time）來確定訊號被有效拾取。
下面詳細說明一下資料的有效拾取：
i2c匯流排進行資料傳送時，時鐘訊號為高電平期間，資料線上的資料必須保持未定，在低電平時，sda上的高低電平狀態發生改變。理想的狀態是：
而實際的情況為：
實際的有效取樣
所以為了保證系統的穩定性就必須要規定建立與保持時間。
建立時間（tsu：set up）：時鐘上公升沿到來之前，輸入端資料已經來到並穩定持續的時間。
保持時間（thd：hold）：時鐘上公升沿到來之後，傳輸端資料保持 穩定並持續的時間。
tsu與thd應該滿足的需求。
資料幀格式：
在起始訊號後必須傳輸從機的位址（7位），第8位規定傳輸方向（r/t）
資料幀格式
sda資料線上的每個位元組必須為8位，每次傳輸的位元組數量沒有限制。每個位元組後必須跟乙個ack位。第乙個位元組一般前7位為位址address，第8位讀寫位，第九位ack。
匯流排衝突仲裁
在多裝置的通訊系統中，每個裝置都會有自己的定址位址。但如果同時有兩台或兩台以上的裝置都向匯流排傳送通訊請求，這樣就會形成對匯流排資源的占用衝突。
scl仲裁（scl同步）
scl同步是由於匯流排具有「與」邏輯功能，即只要有乙個裝置傳送低電平時，匯流排上就表現為低電平。當所有裝置都傳送高電平時，匯流排才表現為高電平。
所以當多個裝置同時傳送時鐘訊號時，在匯流排上表現的是統一的時鐘訊號。
scl同步
scl同步原理可以很快篩選出不同頻率的時鐘，但是這種方式存在乙個缺點：當低頻率占用匯流排時，高頻率的裝置總是占用不到匯流排。即對於使用i2c時鐘頻率高的裝置，通過scl仲裁與使用i2c時鐘頻率低的裝置相比永遠也不會勝出。
2. sda仲裁
sda仲裁也是建立在匯流排具有「與」邏輯功能一樣。裝置在傳送1位資料後，比較匯流排上的資料是否與自己傳送的一致。若一致，繼續傳送，否則退出競爭。
sda仲裁
如圖，當裝置1與裝置2同時傳送起始訊號時，他們在第乙個週期時都是高電平，即兩個裝置都檢測到匯流排上的訊號與自己傳送的訊號相同，沒有一方退出競爭。在第二個週期時，裝置同樣如此。直到第三個週期，裝置1傳送高電平訊號，而匯流排與裝置2相同為低電平訊號。此時裝置1退出競爭，裝置2搶得匯流排資源。
在電子產品中，大部分的camera和部分簡單的sensor（如：als, g sensor，m sensor等）的指令可以使用時鐘速率在380khz左右的i2c協議進行傳輸。
I2C匯流排協議詳解
1.1 i2c匯流排知識 1.1.1 i2c匯流排物理拓撲結構 i2c 匯流排在物理連線上非常簡單，分別由sda 序列資料線 和scl 序列時鐘線 及上拉電阻組成。通訊原理是通過對scl和sda線高低電平時序的控制，來 產生i2c匯流排協議所需要的訊號進行資料的傳遞。在匯流排空閒狀態時，這兩根線一般...
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1.1 i2c匯流排知識 1.1.1 i2c匯流排物理拓撲結構 i2c 匯流排在物理連線上非常簡單，分別由sda 序列資料線 和scl 序列時鐘線 及上拉電阻組成。通訊原理是通過對scl和sda線高低電平時序的控制，來 產生i2c匯流排協議所需要的訊號進行資料的傳遞。在匯流排空閒狀態時，這兩根線一般...
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