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上篇文章了解了I2C如何发送数据的，但是还不够还需要了解I2C发送的数据格式------本质就是你学会了a,b,c,d的字母，但是还没有学单词。
I2C协议
主从设备通信之前默认处于空闲状态。
空闲状态
I2C的空闲状态默认是输出高电平的，因为复用开漏输出，默认N-MOS管都是断开的，因此输出高电平。
不管是通信开始还是结束，输出的都是高电平，总是处于空闲状态。
Master发送状态和停止状态
根据上篇文章，当SCL保持高电平的时候，可以选择 获取SDA数据，低电平的时候，不允许获取SDA的数据。
但是，这里接收方为了区分SDA发送数据的起始位在哪里，以及停止位在哪里，就产生了差异。
当SCL保持高电平的时候，SDA产生高到低 电平的变化------代表告诉接收方我要开始发数据了。
当SCL保持高电平的时候，SDA产生低到高 电平的变化------代表告诉接收方我要结束发数据了。
细节：在SCL是高电平的情况下，接收方获取的数据有四种情况高到低，0，1，低到高，分别代表起始条件，低电平，高电平，停止条件
Master发送从设备地址
由于从设备有多个，因此为了确定哪一个从设备，I2C的制造厂商会统一一个地址区分多个不同的从设备。
从设备的地址数据一般由7个或者10个比特位组成，一般情况下是7个，下面都是以7个举例说明。
下面是发送0x50，的样例
地址说明
这个地址中，由7位组成，其中最高比特位用不到，因此整体左移1位，去掉了最高位。
前七位是地址数据------决定了你要通信哪个I2C从设备。
其中第八位比特位决定了这个数据是读(1)的还是写(0)的。
为了让发送方知道接收方已经收到数据了，再第九位比特位又多了一个叫做ACK------应答，会主动拉低点位。
因此这个地址数据处理相应的地址以外，还有读写比特位，应答比特位。
其中这个应答位有两种情况，一个是ACK,一个是NACK。
ACK:表示数据成功接收。
NACK：可能表示接收方未准备好、地址不匹配、接收失败或读取结束信号等，具体后续会详细介
绍。
关于ACK和NACK的细节：
I2C是同步可靠性通信，需要应答保证可靠性（这里可靠性理解为接收方不管有没有接收数据，都会应答，跟数据有没有错误没有关系）
应答ACK和NACK都是通过SDA传递的，通过将SDA线拉低，这表示ACK应答，保持SDA线为高电平，这表示无应答。
接收方接收到了ACK，可以传输，但是怎么回馈给发送方的？
接收方在发送方发完8位数据后的第9个SCL时钟周期，主动拉低SDA线，发送方在第9个SCL高电平期间采样SDA，读到低电平就表示ACK。
Master写数据Slaver读的过程
| 步骤 | 谁发 | 内容 | SCL周期 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 第1步 | Master | 起始条件 | --- | SCL高时，SDA高→低 |
| 第2步 | Master | 7位地址 + 0（写） | 8位 | MSB先发，0x50<<1|0 = 0xA0 |
| 第3步 | Slave | ACK | 第9位 | 从机拉低SDA |
| 第4步 | Master | 数据0 | 8位 | MSB先发 |
| 第5步 | Slave | ACK | 第9位 | 从机拉低SDA |
| ... | ... | ... | ... | 重复发送多个字节 |
| 第m步 | Master | 数据n | 8位 | 最后一个字节 |
| 第m+1步 | Slave | ACK | 第9位 | 从机拉低SDA |
| 第m+2步 | Master | 停止条件 | --- | SCL高时，SDA低→高 |
每个字节后必须跟1位ACK，最后以停止条件结束。
最初的问题：SDA在停止条件之前，怎么保证是低电平？
发送方在发起停止条件之前，会主动把SDA拉低，确保停止条件有"低→高"的跳变。
Master读数据Slaver写的过程
场景：
Master:MCU,主动发起通信，产生SCL。
Slaver:EEPROM,被动响应，提供数据。
这里和Master写的情况不一样，EEPROM内部有存储地址，Master要先写一个内部地址，再读数据。
| 步骤 | 谁发 | 内容 | SCL周期 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 第1步 | Master | 起始条件 | --- | SCL高时，SDA高→低 |
| 第2步 | Master | 7位地址 + 0（写） | 8位 | 0x50<<1|0 = 0xA0 |
| 第3步 | Slave | ACK | 第9位 | 从机拉低SDA |
| 第4步 | Master | 要读的内部地址 | 8位 | 比如0x00 |
| 第5步 | Slave | ACK | 第9位 | 从机拉低SDA |
| 第6步 | Master | 重复起始条件 | --- | 不释放总线，再发起始 |
| 第7步 | Master | 7位地址 + 1（读） | 8位 | 0x50<<1|1 = 0xA1 |
| 第8步 | Slave | ACK | 第9位 | 从机拉低SDA |
| 第9步 | Slave | 数据0 | 8位 | Slave发数据 |
| 第10步 | Master | ACK | 第9位 | Master拉低SDA，表示继续读 |
| ... | ... | ... | ... | 继续读多个字节 |
| 第m步 | Slave | 数据n | 8位 | 最后一个字节 |
| 第m+1步 | Master | NACK | 第9位 | Master不拉低，表示读完了 |
| 第m+2步 | Master | 停止条件 | --- | SCL高时，SDA低→高 |
为什么最后一次是NACK？------避免总线竞争
bash
如果Master发ACK：
→ Slave认为Master还要继续读
→ Slave继续发下一个数据
→ 同时Master想发停止条件
→ 两个设备同时控制SDA → 冲突
如果Master发NACK：
→ Slave知道Master读完了
→ Slave释放SDA
→ Master发停止条件
→ 不冲突I2C 收发不对称：Master 写时没问题，Master 读时 SDA 归 Slave，Master 想发停止会和 Slave 抢 SDA。解决办法是约定 NACK：Master 读够了就发 NACK，让 Slave 释放 SDA，然后 Master 发停止条件。
细节问题
1、Master 接收数据会来不及吗？------一般不会
-
SCL 时钟信号由 Master 产生
-
Master 掌管数据发送的"节奏"
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Slave 只是在这个节奏下发送数据
如果 Master 真的需要更多时间处理数据，它也可以用时钟拉伸：
-
Master 拉低 SCL，强制暂停
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处理完再释放 SCL，继续接收
2、从设备怎么知道主机要读取什么数据？
很多时候，在发完从设备地址后，还会再发操作码或二级地址，然后才进行数据读取。
因为需要先指定读什么数据、在哪里读 ，这就是应用层面的协议约定。
设备主从的问题
Master = 主导通信过程的设备。
Slave = 被动响应的设备。
能读写数据和主导通信过程是两码事。
Master（主设备）
| 职责 | 说明 |
|---|---|
| 发起通信 | 产生起始和停止条件 |
| 产生时钟 | 控制 SCL 线 |
| 寻址从设备 | 发送从设备地址 |
| 控制读写方向 | 发读写位（0写/1读） |
| 主导整个过程 | 什么时候开始、什么时候结束，由它决定 |
典型设备： MCU、CPU、FPGA
Slave（从设备）
| 职责 | 说明 |
|---|---|
| 被寻址 | 等待 Master 发地址 |
| 响应命令 | 地址匹配后发 ACK |
| 被动收发数据 | 在 Master 的时钟节奏下收发 |
| 不能主动发起通信 | 只能等 Master 来找它 |
典型设备： 传感器、EEPROM、RTC、ADC/DAC、IO扩展芯片
能读写 ≠ 是 Master
总结：Master 是主导通信过程的设备，负责发起通信、产生时钟、发送地址、控制读写方向。Slave 是被动响应的设备，但 Slave 也能读写数据。能读写数据和主导通信是两码事，谁主导通信谁就是 Master。角色可配置，可互换