I2C协议核心时序：起始、停止、数据位与应答
好，咱们正式进入协议层面。I2C的通信说到底就是四条规矩：起始条件怎么发、停止条件怎么收、数据位怎么摆、应答位怎么确认。把这四条记牢了，I2C就懂了七成。
起始条件（S）和停止条件（P）
先看起始条件。SCL在高电平的时候，SDA从高电平切换到低电平。注意，必须SCL先稳定在高电平，SDA才能跳变。为什么会这样？因为SCL高电平时总线是空闲状态，SDA不能随便动，只有起始条件才允许这个操作。
停止条件正好反过来：SCL高电平时，SDA从低电平切回高电平。这两个条件都是主设备控制的，从设备只能被动响应。
停止条件：SCL=1 → SDA 0→1
我曾经在项目里遇到一个坑：主设备发完起始条件后，SCL没保持够时间，从机没识别到。结果后续数据全对不上。查了两天才发现是起始条件的保持时间（tHD;STA）不满足规格书。所以说，别看时序图简单，参数一个都不能省。
数据位传输：SCL与SDA的配合
数据位的规则只有一句话：SCL低电平时SDA才能变化，SCL高电平时SDA必须保持稳定。你想想看，如果SCL高电平时SDA变了，那就会被解释成起始或停止条件。所以规范里严格规定了数据建立时间（tSU;DAT）和保持时间（tHD;DAT）。
一个字节有8位，从最高位（MSB）开始传。主设备每发一个位，都会拉低SCL，改变SDA，然后释放SCL让从机拉高（或主设备自己拉高），在SCL高电平中间采样。
| 时序参数 | 含义 | 标准模式（100kHz） | 快速模式（400kHz） |
|---|---|---|---|
| tSU;DAT | 数据建立时间 | ≥250 ns | ≥100 ns |
| tHD;DAT | 数据保持时间 | ≥0 ns | ≥0 ns |
| tHIGH | SCL高电平时间 | ≥4.0 μs | ≥0.6 μs |
| tLOW | SCL低电平时间 | ≥4.7 μs | ≥1.3 μs |
应答位机制：ACK与NACK
每传完一个字节（8位），就会紧跟一个应答位（第9个SCL时钟）。规则很简单：
- 发送方在第9个SCL时钟释放SDA（变为高阻输入）
- 接收方如果想应答，就把SDA拉低
- 如果接收方不想应答（比如错了、忙、或是最后一个字节），就保持SDA高电平
主设备怎么区分是应答还是非应答？很简单，主设备在第9个SCL高电平采样SDA。低电平就是ACK，高电平就是NACK。
避坑指南：我曾经调试一块温度传感器，读寄存器时总返回0xFF。示波器一看，从机在应答位发了NACK。原因是地址对了，但寄存器地址没发对。另一种情况：从机正在处理内部操作时，会主动拉低SCL（时钟拉伸），如果你没处理好，应答位会乱掉。
- 每个字节后必须有应答位（不管是主发还是从发）
- NACK通常用来表示传输结束或错误
- 从机时钟拉伸时，SCL被拉低，主设备必须等待
下面这张图把一次完整写事务的时序串起来，从起始到停止。你看，SCL和SDA的配合非常规矩。
说白了，I2C协议的本质就是主设备控制SCL的节奏，SDA在合适的时候变、合适的时候稳。起始和停止是帧头帧尾，数据位是内容，应答位是握手信号。把这套逻辑刻在脑子里，你写驱动时就能预判什么时候总线会卡住。
好了，这一章就讲这些。你可以找一块示波器抓一下实际波形，对照着看，比只看书本深刻很多。