雙向 I²C 總線由串行時(shí)鐘 (SCL) 線和串行數(shù)據(jù) (SDA) 線組成。當(dāng)連接到器件的輸出級時(shí)，兩條線都必須通過上拉電阻器連接到正電源。只有當(dāng)總線處于不忙狀態(tài)時(shí)，才能啟動數(shù)據(jù)傳輸。

當(dāng) SCL 輸入為高電平時(shí)，控制器發(fā)送啟動條件（SDA 輸入/輸出上由高電平到低電平轉(zhuǎn)換）啟動與該器件的 I²C 通信（請參閱圖 7-4）。在發(fā)送啟動條件之后，會發(fā)送器件地址字節(jié)，首先發(fā)送最高有效位 (MSB)，包括數(shù)據(jù)方向位 (R/W)。

接收到有效地址字節(jié)后，該器件以確認(rèn) (ACK) 響應(yīng)，在 ACK 相關(guān)時(shí)鐘脈沖的高電平期間，SDA 輸入/輸出為低電平。目標(biāo)器件的地址輸入不得在啟動條件和停止條件之間更改。

在 I²C 總線上，在每個(gè)時(shí)鐘脈沖期間僅傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)位。在時(shí)鐘周期的高脈沖期間，SDA 線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，因?yàn)榇藭r(shí)數(shù)據(jù)線上的變化會被解釋為控制命令（開始或停止）（請參閱圖 7-5）。

控制器會發(fā)送停止條件，即當(dāng) SCL 輸入為高電平時(shí)，SDA 輸入/輸出由低電平到高電平轉(zhuǎn)換（請參閱圖 7-4）。

在開始和停止條件之間，可以將任意數(shù)量的數(shù)據(jù)字節(jié)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌?。每個(gè)八位字節(jié)后跟一個(gè) ACK 位。發(fā)送器必須先釋放 SDA 線，接收器才能發(fā)送 ACK 位。做出應(yīng)答的器件必須在 ACK 時(shí)鐘脈沖期間下拉 SDA 線路，這樣，在 ACK 相關(guān)時(shí)鐘周期的高脈沖期間，SDA 線路穩(wěn)定為低電平（請參閱圖 7-6）。當(dāng)目標(biāo)接收器被尋址時(shí)，它必須在接收到每個(gè)字節(jié)后生成一個(gè) ACK。類似地，控制器必須在從目標(biāo)發(fā)送器接收到每個(gè)字節(jié)之后生成一個(gè) ACK。必須滿足設(shè)置和保持時(shí)間才能正常運(yùn)行。

控制器接收器通過在目標(biāo)發(fā)送器在時(shí)鐘沿輸出最后一個(gè)字節(jié)后不進(jìn)行確認(rèn) (NACK)，來向目標(biāo)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束信號。這是由控制器接收器通過將 SDA 線保持為高電平來完成的。在這種情況下，發(fā)送器必須釋放數(shù)據(jù)線，才能使控制器生成停止條件。

圖 7-4 啟動和停止條件的定義

圖 7-5 位傳輸

圖 7-6 I²C 總線上的應(yīng)答