I2C总线是一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。这两根线分别是：SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）。按照约定，一般把数据传送到总线上的器件定义为发送器，接收数据的器件为接收器。控制总线的称为主机，主机为所有操作产生时钟，所有在总线上被控制的称为从机。

二线制协议即是总线上的所有的操作都是由SDA和SCL两个脚位的状态来确定的，共有四个状态：开始、停止、数据以及应答。在I2C总线不工作的情况下，SDA(数据线)和SCL(时钟线)上的信号均为高电平。

开始：当主机把SDA从高电平拉为低电平，同时SCL为高电平时被认定是开始信号，所有的读写操作均由开始信号开始。

停止：当主机把SDA从低电平拉为高电平，同时SCL信号为高电平时被认定是停止信号，从机所进行的所有操作都必须以此信号结束。如果一个操作还未完成而此时出现了一个停止信号，那么这个操作将被终止。

数据/地址传送：所有数据传送（包括地址）都发生在SCL为高电平的时候，除了以上两种情况外，SDA信号在SCL为高电平时不能改变。I2C总线的数据通信是以字节(8位)作为基本单位在SDA上进行串行传输的。一个字节的传输需要9个时钟周期。其中，字节中每一位的传输都需要一个时钟周期，当新的SCL到来时，SCL为低电平，此时数据发送方根据当前传输的数据位控制SDA的电平信号。如果传输的数据位为"1"，就将SDA电平拉高；如果传输的数据位为"0"，就将SDA的电平拉低。当SDA上的数据准备好之后，SCL由低变高，此时数据接收方将会在下一次SCL信号变低之前完成数据的接收。当8位数据发送完成后，数据接收方需要一个时钟周期以使用SDA发送ACK信号，表明数据是否接收成功。

应答：在任何传送中，应答信号出现在第8位数据位被传送之后，在这个状态下，发送方应释放SDA信号以便由接收方驱动。接收方驱动SDA为低电平，以应答收到一个字节数据。如果接收方没有发出应答信号，那么这是一个无应答状态，操作将被终止。

本例中使用微控制器的GPIO口模拟I2C来实现数据的传输。下图红框中为两个模拟I2C的GPIO端口。

对GPIO端口做出如下配置：

为了方便使用，定义如下宏：

下面截图为实现I2C四个状态的源码：