i2c（或IIC）協議使用兩根線進行通訊（不包括電源正負極），它們分別為：
1、SDA：資料線，IIC 協議允許在單根資料線上進行雙向通訊——這條線既可以傳送資料，也可以接收資料。
2、SCL：時鐘線，注意了，這個時鐘線跟我們平時所說的時鐘沒什麼關係，不要以為這根線是用來接手錶的。其實，這裡所說的“時鐘”，更像是我們看音樂會的時候，站在前面最中央處的那個指揮者，或者說節拍器。它的作用就是協調硬體之間的傳輸節奏，做到步伐一致，不然資料就會亂了。比如，IIC通訊裡面，當時鍾線的電平拉高後，資料線的內容就不能改變，也就是說，SCL高電平時，不能寫資料，但可以讀。當SCL下降為低電平後，才能向資料線（SDA）寫入資料。
IIC 通訊以 Start 訊號開始，以 Stop 訊號結束。
傳送開始訊號的方法：拉高SCL和SDA的電平，在SCL處於高電平的情況下把SDA的電平拉低。
傳送結束訊號的方法：拉高SCL的電平，在SCL處於高電平的情況下，把SDA的電平拉高。
這其中，你會發現規律：無論是開始訊號還是結束訊號，SCL 都處於高電平，前文提過，時鐘線拉高就是固定資料線上的內容，顯然，在開始和結束訊號中，是不能傳資料的。在SDA上，開始訊號和結束訊號剛好相反，Start 時電平拉低，Stop 時電平拉高。下面這張圖是從 IIC 的協議手冊上盜來的。
寫入資料時，主機先把時鐘線SCL拉低，然後寫入一個二進位制位（高電平為1，低電平為0），然後把SCL拉高，此時從機讀取這個二進位制位。接著第二個二進位制位也是這樣，主機拉低SCL，寫SDA，再拉高SCL，從機讀……當傳送完 8 個二進位制（一個位元組）後，在第九個時鐘週期，主機把SDA拉高（有時候需要切換為輸入模式），再拉高SCL，等待從機寫應答；如果主機從SDA上讀到低電平，表示從機有應答（你的紅包我收到了），要是讀到高電平，表示無應答（你啥時候發的紅包？我都沒看到）。
從機向主機傳送資料的過程也一樣，SCL仍然由主機操控，SCL拉低後向SDA寫資料，SCL拉高後就不能寫了，此時主機讀SDA上的資料。通常主機在接收完最後一個位元組後可以不應答（讓SCL和SDA同時高電平），或直接傳送 Stop 訊號終止通訊（畢竟主機權力大，生死予奪都是主機說了算）。
上面的東東看得好像很亂，剛接觸時就是這樣的，見多了就熟悉了。可以大概地總結一下：
1、SCL低電平時，傳送方寫SDA；
2、SCL高電平鎖定SDA，傳送方不能寫，接收方讀；
3、應答訊號：SCL高 + SDA低---> 有應答；SCL高 + SDA高---> 無應答。
其實，我們實際開發中，不瞭解協議時序也沒關係，我們也很少手動去模擬 IIC 通訊過程。尤其是像樹莓派這種帶作業系統的開發板，更不應該手動去模擬，而是直接用現成的庫（或者API）。不管你什麼語言，你都是先向系統傳送指令，然後系統去控制硬體，效率上都無法保證。而且，IIC 協議都是標準化的協議，你每次寫程式都去手動模擬通訊，浪費時間，意義也不大。這好比我們在 Socket 程式設計時一樣，你不可能總去自己寫個協議再來通訊吧。一般都會直接用 TCP 或 UDP 協議。
所以，對於IIC協議也是如此，我們瞭解一下就行了。老週上面在介紹時也是簡略化的，所以你可能看得有點暈，若想深入理解，可以看資料手冊。畢竟老周不可能把手冊上的內容複製過來的，那就是抄襲了。
好，繼續。
IIC 匯流排可以掛多個從機，從機不會主動發起通訊，都是由主機發起通訊的。因此，主機必須知道要跟哪個從機通訊，故掛到匯流排上的從機必須擁有唯一的地址——這就是所謂的器件地址。就像一個內網中的 N 臺電腦一樣，每臺電腦都要給它分配唯一的 IP 地址，這樣你才能知道你正在跟誰說話。哪怕是 UDP 廣播，也是有廣播地址，192.168.1.255。
IIC 器件地址，7位地址最常見，當然也有 10 位的（老周買的各種模組中都沒見到），這個【位】是二進位制位，常用的 7 位就是7個二進位制位。7 位地址格式如下：
低位在右邊，從右到左，我們看到第 1 位是 R/W，表示讀寫位，就是用來告訴從機，我要讀資料還是寫資料。“W”頭頂上有個橫線，表示低電平，即 0 表示寫，1 表示讀。從第二位到第八位就是從機的地址了。所以，現在你知道為啥地址是7位的原因了吧，就是要留一位來確定讀還是寫。
假如某品牌的自動鏟屎機使用 IIC 通訊協議，標籤上告訴你它的從機地址是 0x47，先把它弄成二進位制。
0100 0111
第八位是0，所以有效的值是第一位到第七位，屬7位地址。當主機要向鏟屎機發起通訊時，需要把地址左移一位，變成：
1000 1110
左移後，第二到第七位表示器件地址，就能空出第一位用來放讀寫標誌了。如果要寫資料，就向從機發 1000 1110；要讀資料，就向從機發 1000 1111。
注意，我們在呼叫庫的時候，是不需要左移的，比如我們.NET中用的 System.Device.Gpio 庫，內部會自動進行左移。
好了，基礎知識就介紹到這兒，相信你對 IIC 協議已經有大概的瞭解，下面我們們來看看 System.Device.Gpio 給我們準備了哪些類。
A、名稱空間：System.Device.I2c
B、I2cConnectionSettings 類，用來配置 IIC 通訊的必要引數。其實就兩個：第一個是匯流排ID，一般系統預設的是 1。第二個引數就是從機的地址（不需要左移）。
C、I2cDevice，核心類，用於讀寫資料。這是個抽象類，內部根據不同的系統有各自的實現版本，但我們在呼叫時不用關心是哪個版本。
D、I2cBus，這個一般可以不用，如果硬體上有多個匯流排，可以使用這個類指定使用哪個匯流排。其實樹莓派有兩路 i2c 匯流排的，我們平時用的是 i2c-1，還有一個 i2c-0 是隱藏的，留給攝像頭用的，可以參考官方文件。
i2c_arm Set to "on" to enable the ARM's i2c interface (default "off") i2c_vc Set to "on" to enable the i2c interface usually reserved for the VideoCore processor (default "off") i2c An alias for i2c_arm
“i2c”和“i2c-arm”是同一個東東，只是名字不同罷了，所以，一塊板子上就有 “i2c-arm”和“i2c-vc” 兩路匯流排，“i2c-vc”分配給攝像頭以及視訊相關的介面使用。當然，你也可以拿“i2c-vc”作為常規匯流排用的，要把視訊相關的介面禁用。如果兩路都拿來用了，那麼樹莓派上就有兩個匯流排ID，一個是 0，一個是 1。
另外，也可以使用軟體模擬 i2c，這樣你就可以弄出幾個匯流排出來了——i2c-2、i2c-3、i2c-150 …… 配置如下：
Name: i2c-gpio Info: Adds support for software i2c controller on gpio pins Load: dtoverlay=i2c-gpio,<param>=<val> Params: i2c_gpio_sda GPIO used for I2C data (default "23") i2c_gpio_scl GPIO used for I2C clock (default "24") i2c_gpio_delay_us Clock delay in microseconds (default "2" = ~100kHz) bus Set to a unique, non-zero value if wanting multiple i2c-gpio busses. If set, will be used as the preferred bus number (/dev/i2c-<n>). If not set, the default value is 0, but the bus number will be dynamically assigned - probably 3.
這個只是提一下，必要時可以用上，軟體模擬的介面通訊，效能和效率會相對差一點的。
樹莓派預設是不開啟 i2c 介面的，所以要在配置中將其開啟。
sudo raspi-config
找到介面選項。
選擇 P5 I2C 條目。
然後選擇“YES”。
或者簡單粗暴，修改 /boot/config.txt，加上這一行：
dtparam=i2c_arm=on
儲存退出。
這一次的 IIC 演示例項，老周不使用感測器。主要擔心有同學會誤解，因為很多電子模組/感測器都是通過讀寫暫存器的方式來控制的，於是有同學會以為 IIC 是操作寄存來傳遞資訊的。其實不然，跟 TCP 協議一樣，你可以用 IIC 傳遞任何位元組，只要能用二進位制表示的就沒問題了。
本例老周用一塊 Arduino （讀音：阿嘟伊諾，重音在後面，“伊諾”要讀出來，別讀什麼“阿丟諾”）開發板做為 IIC 從機，型號為 Uno R3（讀音：烏諾，義大利語“第一”的意思，表明這是 Arduino 的首套板子）。然後用樹莓派作為主機，來控制 Arduino。
Arduino 上使用 Wire 庫進行 IIC 通訊。首先要包含 Wire.h 標頭檔案。
#include <Wire.h>
在這個標頭檔案中，注意有這麼一行。
extern TwoWire Wire;
其實標頭檔案中宣告的封裝類名為 TowWire，然後在標頭檔案中用這個類宣告瞭一個變數 Wire，加上 extern 關鍵字使得其他程式碼能訪問到它，只要 include 這個標頭檔案就OK了。Wire 變數的賦值程式碼在 Wire.cpp 檔案中（提前給你例項化一個物件了）。
TwoWire Wire = TwoWire();
這樣佈局程式碼的好處在於：包含 Wire.h 檔案後，你馬上就能用了，直接就可以通過 Wire 變數呼叫 TwoWire 的公共成員了。
Arduino 程式碼一般有兩個特定的函式：
setup：初始化一些設定，比如某某引腳設定為輸出模式。此函式會在程式在燒進板子上時執行一次，然後就不會執行，進入 loop 函式死迴圈。但是，如果你按了復位按鈕，或者斷電了重新上電，就會執行 setup 函式。
loop：這個函式被放在一個 die 迴圈裡，它會無限期地被呼叫，只要程式被燒進開發板上就會永遠地迴圈。
有同學會問：C/C++不是有入口點嗎，main 函式滾哪裡去了？main 函式在 main.cpp 檔案中，編譯時由 Arduino 編譯器自動連結。
int main(void) { …… setup(); for (;;) { loop(); if (serialEventRun) serialEventRun(); } return 0; }
從入口點函式的邏輯中也看到，setup 函式只呼叫了一次，然後 loop 函式死迴圈。
好了，題外話結束，下面我們們回到 Arduino 的專案中，在setup函式中呼叫 Wire.begin 方法，開始 IIC 通訊。
void setup() { // 該從機的地址是 0x15 Wire.begin(0x15); // 註冊函式，當收到主機資料時呼叫 Wire.onReceive(onRecData); // 註冊函式，當主機請求資料時呼叫 Wire.onRequest(onRequestData); }
如果 Arduino 作為 IIC 主機，呼叫 begin 方法時不需要指定地址；此例中 Arduino 充當從機，所以要指定從機地址 0x15（你可以改為其他地址，一般用7位）。樹莓派上的應用會使用地址 0x15 來找到這塊 Uno 板子。
注意這兩行：
Wire.onReceive(onRecData);
Wire.onRequest(onRequestData);
這兩個方法的引數都是指向一個函式的指標，傳遞時直接寫函式名即可。onRecieve 方法註冊一個函式，當收到主機發來的資料時呼叫這個函式；onRepuest 方法註冊一個函式，當主機希望從機傳送資料時呼叫這個函式。
onRecData 和 onRequestData 函式定義如下：
void onRecData(int count) { if (Wire.available()) { // 讀一個位元組 readData = Wire.read(); } } void onRequestData(void) { // 向主機發資料 Wire.write(sendData); }
在這個示例中，主機只向從機發一個位元組，所以引數 count 可以忽略，直接呼叫 Wire.read 讀一個位元組，並儲存在變數 readData 中；傳送資料時呼叫 Wire.write 方法將 sendData 中的內容傳送給主機。在loop迴圈中，根據readData的值生成sendData的內容——根據主機發的命令生成回覆訊息。
void loop() { // 根據主機傳來的資料設定要發給主機的資料 switch (readData) { case 1: strcpy(sendData, "SB"); break; case 2: strcpy(sendData, "NB"); break; case 3: strcpy(sendData, "XB"); break; default: strcpy(sendData, "SB"); break; } }
完整程式碼結構如下；
#include <Wire.h> // 預宣告函式 void onRecData(int); void onRequestData(void); // 從主機讀到的資料 uint8_t readData = 0; // 要發給主機的資料 // 兩個字元 + \0，所以是3位元組 // 但這裡不需要 \0 char sendData[2] = { }; void setup() { // 該從機的地址是 0x15 Wire.begin(0x15); // 註冊函式，當收到主機資料時呼叫 Wire.onReceive(onRecData); // 註冊函式，當主機請求資料時呼叫 Wire.onRequest(onRequestData); } void loop() { …… } void onRecData(int count) { if (Wire.available()) { // 讀一個位元組 readData = Wire.read(); } } void onRequestData(void) { // 向主機發資料 Wire.write(sendData); }
接下來編寫樹莓派上的應用。
dotnet new console -n Myapp -o .
上面命令建立新的控制檯專案，名為Myapp，存放在當前目錄下。
新增 System.Device.Gpio 包的引用。
dotnet add package System.Device.Gpio
前文提到過，預設啟用的 IIC 匯流排是 i2c-1，所以例項化 I2cConnectionSettings 時，Bus ID 是1，從機地址是 0x15。
I2cConnectionSettings settings = new(1, 0x15);
隨後獲取 I2cDevice 物件。
I2cDevice device = I2cDevice.Create(settings);
本例的邏輯為：由使用者從鍵盤輸入數字（1、2、3），然後把這個數字發給從機（Arduino 板子），然後讀取從機回覆的資料。
byte input = 0; //讀取鍵盤輸入 Console.WriteLine("現在開始，輸入 end 可退出"); while (true) { Console.Write("請輸入："); string sl = Console.ReadLine(); if (sl.Equals("end", StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase)) { break; } // 將輸入內容轉為byte if (!byte.TryParse(sl, out input)) { input = 0; } /* //傳送資料 device.WriteByte(input); Thread.Sleep(3); // 接收從機發來的資料 Span<byte> buffer = stackalloc byte[3]; device.Read(buffer); */ // 可以一步到位，寫完就讀 byte[] sendBuf = new byte[] { input }; byte[] recvBuf = new byte[2]; device.WriteRead(sendBuf, recvBuf); string sr = Encoding.Default.GetString(recvBuf); Console.WriteLine("接收到的資料：{0}", sr); } device.Dispose();
可以呼叫 WriteXXX 類似方法寫入要傳送的資料，呼叫 ReadXXX 類似的方法讀入接收到的資料。也可以用 WriteRead 方法，寫入資料後接收資料，一步完成。
接線方法：樹莓派預設的 IIC 引腳為 GPIO 2和3，即板子上的3、5腳；Arduino 的 SDA 引腳為 A4，SCL引腳為 A5（A4和A5為模擬量讀入口，可重用為 IIC 介面），其實 Arduino 還有一路 IIC 介面，位於數字引腳 D13 、GND、AREF後面，就是這裡：
所以，接線圖如下：
也就是，樹莓派的 GPIO 2 接 Arduino 的 A4，樹莓派的 GPIO 3 接 Arduino 的 A5。另外，還要把兩個板子的 GND 連起來（共地），雖然不共地也能通訊，但可能存在被干擾的情況，共地後使用低電平的“0V”有了統一的參考標準，這樣傳遞訊號準確更高。
如果 Arduino 開發板沒有獨立供電，可以把樹莓派的 5V 與 Arduino 的 VIN 連線起來，用樹莓派給 Arduino 供電（VIN的輸入電壓不能高於 5.5V，因為這個引腳沒有保護措施，過壓會炸板子）。
編譯 .NET 應用並上傳到樹莓派，然後執行，輸入不同數字，Arduino 會回覆對應的訊息。
好了，完工，示例程式碼請點選這裡下載。
有人會問，樹莓派有沒有山寨版？有，比如橙子派什麼的，某寶上還有荔枝派。這些板子大多數不貴，但是不太敢買，還是買原裝的好一些。 Arduino 是開源板子，版本也很多（也有山寨的），像 DFRobot 好像也可以，還有很多十幾塊的沒名字的，所以也叫不出什麼版本，只能說山寨了。不過說實話，還是原裝的執行穩定，儘管貴一些。老周當初也是買了幾塊那種十幾塊的，上傳程式經常出錯，裝驅動也頭疼。原版的穩定，起碼用到現在也出過錯，也不用找驅動，Windows 能識別。
所以說嘛，一分價錢一分貨，後來老周乾脆發點血買原裝版本的。