O documento descreve o protocolo de comunicação I2C, incluindo sua história, conceito, características, formato de transmissão de dados, endereçamento, condições de início e fim de transmissão e exemplos de programas para gravação e leitura de dados.

1. Comunicação I2C
I2C
Esse novo barramento foi batizado pela empresa Holandesa (Philips) como Inter IC ou I2C e
possibilita a utilização de grande quantidade de componentes padronizados, os quais podem
realizar diversas funções, além de possibilitar a troca eficaz de informações entre eles. Esse
novo barramento obteve uma grande aceitação do mercado, tornando-se um dos mais
utilizados e isso foi determinante para a criação da versão 2.0, lançada em 1998.
O conceito do barramento I2C é facilitar a integração de circuitos de caráter final de aplicação
como por exemplo sensores e conversores, com um sistema de controle, de modo que eles
possam trabalhar com seus sinais de maneira direta.
O barramento I2C
Uma característica bastante interessante deste barramento é a possibilidade de utilizar, em
um mesmo sistema, componentes de tecnologias construtivas diferentes sem que haja
incompatibilidade e nem conflitos na comunicação.
No I2C a transmissão da informação entre os dispositivos é feita através de 2 fios (Serial Data
DAS e Serial Clock SCL).
Os dispositivos ligados em Inter IC possuem um endereço fixo (cada componente recebe um
endereço específico), e podemos configurá-los para receber ou transmitir dados; dessa
maneira eles podem ser classificados de várias formas, como: mestres (MASTER), escravos
(SLAVE), entre outras.

2. O barramento I2C é do tipo multi-mestre, isso significa que mais de um dispositivo de controle
pode ser conectado a ele. No entanto, durante uma comunicação, somente um dos mestres
pode estar ativo, ou ocorrerá uma colisão de dados no barramento.
Por exemplo: enquanto um microcontrolador envia sinais a um conversor, um outro
microcontrolador troca informações com uma memória usando o mesmo barramento. Tudo
isso é possível, graças a uma "arbitragem" que determina qual dos sinais tem prioridade no
envio dos dados.
As linhas SDA como SCL são bidirecionais e devem ser ligadas ao positivo da alimentação
através de uma fonte de corrente ou de um resistor pull-up, para garantir que ambas as linhas
permaneçam em nível alto, quando o barramento está livre.
Uma das vantagens do padrão I2C é que ele não fixa a velocidade de transmissão (freqüência),
pois ela será determinada pelo circuito MASTER (transmissão do SCL).
Condições de Start e Stop
A comunicação entre os dispositivos mestres e os escravos, conectados ao barramento I2C, é
iniciada pela condição de start (início) e finalizada pela condição de stop (fim). Acompanhe a
condição de start e stop na figura seguinte:
Dentro da operação I2C, temos os procedimentos start e stop.
Uma transição de nível alto para baixo na linha SDA, enquanto a linha SCL está no nível alto, é
o indicativo da situação de START. Já uma transição do nível baixo para o nível alto da linha
SDA enquanto a linha SCL se mantém no nível alto, define uma condição STOP. Sempre o

3. mestre é o responsável pela geração dessas condições. Após uma condição de START o
barramento é considerado ocupado, e apenas volta a ficar livre algum tempo depois da
condição de STOP.
Se forem geradas condições START seguidamente, o barramento vai se manter ocupado,
porém com circuitos apropriados pode-se implementar a função de detectar as condições
START e STOP nos dispositivos que devem ser conectados ao barramento.
Formato dos Dados e Reconhecimento
As informações colocadas na linha SDA devem ter comprimento de 1 byte. O número de bytes
que pode ser transferido em cada operação de transferência é limitado, além disso os bytes
são transferidos enviando primeiramente o bit mais significativo MSB.
Caso o dispositivo que está recebendo o sinal, por algum motivo, não puder trabalhar os dados
recebidos, ele pode alterar a linha SCL, colocando-a no nível baixo, e assim forçar o mestre a
entrar num estado de espera. Dessa forma, fomente quando a linha estiver novamente livre a
transferência dos dados pode continuar.
Após o escrita/leitura de um byte no barramento, o dispositivo receptor gera um bit de
reconhecimento (acknowledge). O sinal de reconhecimento permite a fluência da
transferência dos dados. Assim, por exemplo, após a condição de Start e o endereçamento
estarem concluídos, o estágio (escravo) selecionado deve fornecer o sinal de reconhecimento
(ACK).
O reconhecimento dos dados transferidos é obrigatório. O pulso gerado para esta finalidade é
visualizado na figura seguinte:
A linha SDA do receptor é colocada em nível baixo durante o pulso de clock de modo que ele
permaneça estável no nível baixo durante o período alto do pulso de clock.
Endereçamento-padrão
O formato básico de um comando I2C é constituído por 7 bits de endereço, utilizando para
especificar o dispositivo escravo a ser acessado, seguido por um bit indicador de
leitura/escrita.
Normalmente o endereço básico de um comando I2C é composto por duas partes: a primeira,
de 4 bits, especifica o tipo de dispositivo escravo a ser acessado. A segunda, de 3 bits,
especifica um entre até oito dispositivos daquele tipo, o qual será acessado.
O bit R/W indica se a operação é de leitura (nível 1) ou de escrita (nível 0).

4. Formato da Transmissão
Em um dos formatos de transmissão, talvez o mais utilizado, o transmissor mestre envia os
sinais para um receptor escravo, conforme a figura apresentada a seguir:
1) A transmissão é inicializada pelo mestre através de um bit de start (S).
2) Em seguida é enviado o endereço físico do escravo ligado ao barramento I2C. O bit LSB
desse endereço (R/W) informa se queremos ler ou escrever na memória.
3) Após a recepção do endereço, o escravo envia um bit de reconhecimento (ACK) na linha
SDA, informando para o master que está pronto para receber dados.
4) Master envia os dados para o escravo. A confirmação do recebimento de cada byte é
fornecida pelo bit ACK enviado pelo escravo.
5) Ao término da comunicação, o master envia a condição de stop.
Gravação
Diagrama de gravação de dados:

5. Para gravarmos dados (byte) na EEPROM 24CXX, temos de seguir estes processos:
1) Envio do bit de início da comunicação - START .
2) Envio do byte com o endereço físico da memória 24CXX no barramento I2C, sendo o bit
LSB desse byte (R/W) em nível 0 (escrita), pois vamos escrever na memória.
1) Envio do endereço na EEPROM em que o dado será gravado.
2) Envio dos dados (byte).
3) Envio do bit de finalização de comunicação - STOP.
No processo de escrita, os bits de reconhecimento de dados ACK são gerados pelo receptor
(memória).
Leitura
Diagrama de leitura de dados:
1) Envio do bit de início da comunicação - START.
2) Envio do byte com o endereço físico da memória 24CXX no barramento I2C, sendo o bit
LSB desse byte (R/W) em nível 0 (escrita).
3) Envio do endereço na EEPROM em que será lido o dado.
4) Envio novamente do bit de início da comunicação - START.

6. 5) Envio novamente do byte com o endereço físico da memória 24CXX no barramento I2C,
sendo o bit LSB desse byte (R/W) agora em nível 1 (leitura), pois vamos ler dados da memória.
6) Leitura dos dados na memória. A cada byte lido o mestre envia uma confirmação de
recebimento de dado ACK no barramento.
7) Ao término da leitura, o master informa que não quer mais ler dados através do bit
NOACK, e finaliza a leitura pelo bit stop.
No processo de leitura, os bits de reconhecimento de dados ACK são gerados pelo mestre
(receptor).
Programa de Gravação I2C
Teremos então como exemplo de programa:
I2C_Init(100000); // frequencia de clock do barramento I2C (CONSULTAR DATASHEET DO
CHIP PARA SABER SUA FREQUENCIA MÁXIMA)
//esta função só precisa ser inicializada somente 1 unica vez no programa

7. I2C_Start(); // start no barramento i2c
I2C_Wr(0xA0); // endereço da memória no barramento + comando de LEITURA
I2C_Wr(0x00); // endereço da eerprom onde será salvo o dado
I2C_Wr(variavel_A); // grava a variável A no endereço 00 da memória serial
I2C_Wr(variavel_B); // grava a variável B no endereço 01 da memória serial
I2C_Wr(variavel_C); // grava a variável C no endereço 02 da memória serial
I2C_Wr(variavel_D); // grava a variável D no endereço 03 da memória serial
I2C_Stop(); // condição de stop na comunicação i2c
Este diagrama de comunicação I2C é padrão e utilizados em muitos dispositivos I2C. Apesar de
estarmos se tratando do processo de gravação para a serie de memória 24Cxx, este bloco de
comandos são válidos para quase todos outros componentes I2C.Por exemplo: conversores
A/D e D/A I2C, como o PCF8591N; RTC - PCF8583N, DS1307, entre outros.
Programa de Leitura I2C

8. O processo de leitura já em um pouco mais trabalhoso e confuso para muitos programadores,
acompanhe:
Teremos então como exemplo de programa:
I2C_Start(); // start no barramento i2c
I2C_Wr(0xA0); // endereço da memória no barramento + comando de escrita
I2C_Wr(0x00); // endereço da eeprom onde será lido o byte
I2C_Repeated_Start(); // re-start no barramento
I2C_Wr(0xA1); // endereço da memória no barramento + comando de leitura
variavel_A = I2C_Rd(1); // leitura do endereço 00h na variável_A
variavel_B = I2C_Rd(1); // leitura do endereço 01h na variável_B
variavel_C = I2C_Rd(1); // leitura do endereço 02h na variável_C
variavel_D = I2C_Rd(0); // leitura do endereço 03h na variável_D
I2C_Stop(); // finaliza a comunicação i2c

9. Acompanhe passo a passo o diagrama de leitura e escrita de dispositivos no barramento I2C.
Para programar outros tipos de componentes, basta verificar o diagrama de leitura e escrita no
datasheet fornecido pelo fabricante.
referência: wikipedia
http://microcontrolandos.blogspot.com.br/2012/12/comunicacao-i2c.html