1、通信是信息的传递
1.1、信息
信息是多种多样的，在数字电路中，最基本的信息是高低电平，高低电平的提供需要电路转化的，维持高/低是要消耗能量的，信息需要借助能量来存在。
1.2、传递
从发送端传递到接收端需要媒介（物质），可以分为有线和无线。
2、IIC通信
2.1、通信角色（主机、从机）
IIC的全称是Inter IC，意为IC器件之间的通信协议，占主导地位、负责控制何时开始/结束通信、通信什么特定内容的器件称为主机，被控的器件称为从机。
主机：通常是可编程的控制端，比如各种单片机（stc8，stm8，stm32）；
从机：通常是实现具体功能的，比如电池管理（电量计bq40z50）、屏幕显示（0.96寸OLED），数据存储器（AT24C02）；
2.2、通信角色（发送端、接收端）
7位从机地址，加1位读写控制，这个读写控制的就是发送/接收的角色转换。
主机首先作为发送端，7位从机地址+1位写，代表主机向从机写数据，主机将继续作为发送端，那么从机就是接收端；
主机首先作为发送端，7位从机地址+1位读，代表主机从从机读数据，主机将转而作为接收端，那么从机就是发送端；
2.3、通信的开始和结束信号
起始信号：SCL 是高电平时， SDA 由高电平向低电平切换；结束信号： SCL 是高电平时 ， SDA 由低电平向高电平切换；
2.4、通信的最小单位（位传输）
通信其实就是要做到：发送端发送什么，接收端就接收什么。
比如要传输0x16，二进制00010110，下图是单独数据线SDA的0x16的波形，如果你是接收端如何解析，会不会把3个0当成2个0？会不会刚好检测到01的跳变的时候导致数据错误？
有了时钟，我们就可以解决：
1、每个位的长度：1个时钟周期代表1个位；
2、数据检测的时机：高电平数据有效，低电平允许数据变化；
下图是时钟SCL和数据SDA的共同波形，现在你就可以清楚地知道发送的数据是什么了。
补一个位传输的时序图：
2.5、通信的一个个数据（字节传输）
传输8个位就是1个字节，需要注意的是先传输MSB，也就是最高位。
2.6、响应
响应是在发送端发送一个字节的数据后，下一个时钟周期高电平期间，数据线上的电平状态，低电平0代表响应，高电平1代表不响应；
不管是响应ACK还是不响应NACK，都是通信过程中的一个信息。
3、实例
3.1、从机（电量计应用手册）要求的IIC通信流程如下：
“主机-发送端”：起始位
“主机-发送端”：地址+写
“从机-接收端”：ACK
“主机-发送端”：Gauge指令
“从机-接收端”：ACK
“主机-发送端”：重新起始位
“主机-发送端”：地址+读
“从机-接收端”：ACK
“从机-发送端”：第一个字节
“主机-接收端”：ACK
“从机-发送端”：第二个字节
“主机-接收端”：NACK （表示主机读取数据完毕）
“主机-发送端”：停止位
3.2、逻辑分析仪波形
3.2.1、先看实际总体的波形
从波形和右下角IIC解析结果，可以看到数据通信是成功的。
由于是GPIO口模拟IIC，受程序中别的代码影响，时钟SCL并不是标准的占空比50%的固定频率的时钟，大概是占空比为46%、74KHz的时钟;
从这里也可以反映出前面2.4节说的时钟的必要性，现实情况下难免不准，每个位的时间并不是固定的。
3.2.2、起始+寻址+应答过程
都在图中标了，位传输、从机应答信号
3.2.3、主机寻址后发送第一个数据+应答过程
可以看到第二次的应答非常慢，一开始这里认为从机有问题，一直没有ACK应答，后来才发现是有应答的，但是要等很久。
3.2.4、应答信号不在下一个周期，不代表从机没有应答
主机等待从机应答信号，不一定是发送完数据的下一个时钟周期就能等到，可能要等多个时钟周期，可以用标尺对比一下两次的从机应答时间。
3.2.5、从机需要准备数据之后，再发送数据
一开始是以为主机寻址从机应答，之后就可以直接开始读数据了，但是读不到，后面发现从机无法在收到主机读指令之后就准备好数据，要等待多个时钟周期，这个延时大概都是50us左右。
4、从机也是控制时钟SCL的
3.2.3和3.2.5中出现的问题，都是因为不知道从机也是可以控制时钟的，我一直错误地记忆主机控制时钟，从机根据时钟接收/发送数据。
下图来自《I2C总线规范》的第4章“I2C总线的概念” ，提到了慢速从机器件可以控制并延长时钟信号。
下图来自《TI 电量计应用指导》的5.2.1 电量计通信协议，也提到，如果从设备不能马上响应，会把时钟线hold住延长，等可以响应了再释放。
这就解释了实际波形中，从机应答和从机发送数据前，出现的SCL线较长时间被拉低的现象。
