I2C
I2Cとは
I2C（Inter-Integrated Circuit）はフィリップス社（現NXP社）が提唱する通信インターフェースで、クロックに同期させてデータの通信を行う同期式シリアル通信のひとつです。
I2CはSPIと並んで、EEPROMやセンサとのデータ通信によく使われています。
I2Cでは、クロック（SCL）、データ入出力（SDA）の2本の信号線を用いて通信します。また、それぞれの信号線はオープンドレイン通信になるので、プルアップ抵抗を接続します。
そして、通信をする場合には、マスタとスレーブというように役割を分け、マスタ側からスレーブ側に対して送信や受信の指示をします。また、クロックは必ずマスタから出力され、入力と出力はクロックに同期して行われます。
マスタ１つに対しスレーブは複数接続できます。
マスタとスレーブの接続は以下のようなイメージになります。
通信手順
I2Cの場合、以下のような手順で通信を行います。
①マスタから通信開始の合図（スタートコンディション）を出す
②マスタからスレーブアドレスを送信する
③スレーブからマスタにスタンバイOKの合図（アクノリッジ）を返す
④データの通信を行う（必要に応じて繰り返す）
⑤マスタから通信終了の合図（ストップコンディション）を出す
図で示すと、以下のようになります。
スレーブアドレス0xA0、マスタからスレーブへ1バイトのデータ（0x5A）を送信する例を説明します。
スレーブアドレスやデータはMSBファースト（最上位ビットから下位ビットの方向）でSCL（クロック）に同期して転送されているのが確認できます。また、スレーブアドレスを転送した後、および8ビットのデータ転送ごとにアクノリッジ（=0）が受信側から出力されます。
また、SCLがHレベルのときにSDAの立ち下がりでスタートコンディション、SCLがHレベルのときにSDAの立ち上がりでストップコンディションとなります。この信号で、通信の開始と終了をスレーブ側に知らせています。
マスタからスレーブへデータを送信する場合
マスタ１つに対しスレーブは複数接続できるため、マスタはどのスレーブと通信するかをスレーブ側のデバイスに知らせる必要があります。スレーブアドレスはこの役割を持っていて、スレーブ側のデバイスはそれぞれ固有の値を持っています。
通信開始の合図（スタートコンディション）を出した後、マスタは通信したいスレーブ側デバイスのスレーブアドレスを送信し、スレーブ（複数）が受信します。このうち、アドレスが一致したスレーブがスタンバイ状態となり、マスタとの送受信が可能になります。なお、スレーブアドレスが一致しなかったスレーブ側のデバイスは待機状態へ移行します。
以下の図は、マスタからスレーブへ1バイトのデータを送信する場合の、通信の様子を示したものです。
スレーブアドレス通信時に最下位ビットにW（=0）を指定すると、マスタはスレーブへデータを送信します。
スレーブからのデータをマスタが受信する場合
以下の図は、スレーブから1バイトのデータをマスタが受信する場合の、通信の様子を示したものです。
スレーブアドレス通信時に最下位ビットにR（=1）を指定すると、マスタはスレーブからデータを受信します。
I2Cの詳細については、NXP社のホームページに公開されている『I2Cバス仕様およびユーザーマニュアル』を参照してください。
