首先，在理論上，先分析一下I2C具體都包含了那些內容，後面再結合例項分析一下模擬I2C實現的具體流程

第一，I2C的具體包括以下幾部分內容
1、I2C協議
2條雙向序列線，一條資料線SDA，一條時鐘線SCL。
SDA傳輸資料是大端傳輸，每次傳輸8bit，即一位元組。
支援多主控(multimastering)，任何時間點只能有一個主控。
總線上每個裝置都有自己的一個addr，共7個bit，廣播地址全0.
系統中可能有多個同種晶片，為此addr分為固定部分和可程式設計部份，細節視晶片而定，看datasheet。

2、I2C位傳輸
傳送資料位：SCL=0,SDA=0或SDA=1,SCL=1
讀取資料位: SCL=0,SCL=1,讀取SDA資料
注意：SCL=0時，SDA線才能改變傳輸的bit

3、I2C開始和結束訊號
開始訊號：SCL=1時，SDA由1->0，開始傳送資料。
結束訊號：SCL=1時，SDA由0->1，結束傳送資料。

4、I2C應答訊號
Master每傳送完8bit資料後等待Slave的ACK。
即在第9個clock，若從IC發ACK，SDA=0。
若沒有ACK，SDA=1，這會引起Master發生RESTART或STOP流程

5、I2C寫流程
寫暫存器的標準流程為：
1. Master發起START
2. Master傳送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK
3. Slave傳送ACK
4. Master傳送reg addr（8bit），等待ACK
5. Slave傳送ACK
6. Master傳送data（8bit），即要寫入暫存器中的資料，等待ACK
7. Slave傳送ACK
8. 第6步和第7步可以重複多次，即順序寫多個暫存器
9. Master發起STOP

6、I2C讀流程
讀暫存器的標準流程為：
1. Master傳送I2C addr（7bit）和w操作1（1bit），等待ACK
2. Slave傳送ACK
3. Master傳送reg addr（8bit），等待ACK
4. Slave傳送ACK
5. Master發起START
6. Master傳送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK
7. Slave傳送ACK
8. Slave傳送data（8bit），即暫存器裡的值
9. Master傳送ACK
10. 第8步和第9步可以重複多次，即順序讀多個暫存器

第二，下面以實際的程式碼分析一下

// SDA on port B, bit 14
#define SDA_LOW()  {PBout(9)=0;} 
#define SDA_OPEN() {PBout(9)=1;} 
#define SDA_READ   PBin(9)   

// SCL on port B, bit 13       
#define SCL_LOW()  {PBout(8)=0;} 
#define SCL_OPEN() {PBout(8)=1;} 
#define SCL_READ   PBin(8)    

static etError I2c_WaitWhileClockStreching(u8 timeout);

//-----------------------------------------------------------------------------
void I2c_Init(void)                     
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();


    SDA_OPEN();
    SCL_OPEN(); 

    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9; //PB13
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_OD;  //推輓輸出
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;     //高速
    HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);     //初始化
}

typedef enum{
  ACK  = 0,
  NACK = 1,
}etI2cAck;

typedef enum{
  NO_ERROR       = 0x00,
  ACK_ERROR      = 0x01, 
  TIMEOUT_ERROR  = 0x02, 
}etError;

static etError Simulate_I2c_WaitWhileClockStreching(u8 timeout)
{
  etError error = NO_ERROR;

  while(SCL_READ == 0)
  {
    if(timeout-- == 0) return TIMEOUT_ERROR;
    DelayMicroSeconds(1000);//延時以us為單位
  }

  return error;
}

//-----------------------------------------------------------------------------
//開始訊號：SCL為高電平時，SDA 由1->0，開始傳送資料。
void Simulate_I2c_StartCondition(void)
{
  SDA_OPEN();//SDA高         SDA = 1
  DelayMicroSeconds(1);
  SCL_OPEN();//SCL高 SCL = 1
  DelayMicroSeconds(1);
  SDA_LOW();//SDA低          SDA = 0
  DelayMicroSeconds(10);   // hold time start condition (t_HD;STA)     根據datasheet的communication Timing

  SCL_LOW(); //重新把SCL拉低 恢復預設狀態
  DelayMicroSeconds(10);
}

//結束訊號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送資料。
//-----------------------------------------------------------------------------
void Simulate_I2c_StopCondition(void)
{
  SCL_LOW();//先把SCL拉低
  DelayMicroSeconds(1);

  SDA_LOW();//SDA為低          SDA = 0;
  DelayMicroSeconds(1); 
  SCL_OPEN();//SCL為高 SCL = 1
  DelayMicroSeconds(10);  // set-up time stop condition (t_SU;STO)   根據datasheet的communication Timing
  SDA_OPEN();//SDA為高         SDA = 1
  DelayMicroSeconds(10);
}

//SCL為低的時候，允許SDA資料線發生變化 SCL為高的時候 進行資料寫入
//-----------------------------------------------------------------------------
etError Simulate_I2c_WriteByte(u8 txByte)
{
  etError error = NO_ERROR;
  u8     mask;

  for(mask = 0x80; mask > 0; mask >>= 1)
  {
    if((mask & txByte) == 0) 
    {
        SDA_LOW(); 
    }
    else                    
    {
        SDA_OPEN();
    }

     //等待資料穩定  
    DelayMicroSeconds(1);            
    //拉高SCL  傳送資料
    SCL_OPEN();                       
    //等待資料傳送完成
    DelayMicroSeconds(5);                      

    //重新把SCL拉低，SCL為低電平時，SDA線才能改變傳輸的bit   
    SCL_LOW();
    DelayMicroSeconds(1);           
  }

  //讀取ACK
  SDA_OPEN();                      
  SCL_OPEN();                      
  //等ACK返回
  DelayMicroSeconds(1);             
/*
   Master每傳送完8bit資料後等待Slave的ACK。
   即在第9個clock，若從IC發ACK，SDA會被拉低。
   若沒有ACK，SDA會被置高，這會引起Master發生RESTART或STOP流程
*/  
//讀取ACK
  if(SDA_READ) error = ACK_ERROR;       

  //恢復SCL為低
  SCL_LOW();

  DelayMicroSeconds(20);         

  return error;               
}

//SCL為低的時候，允許SDA資料線發生變化 SCL為高的時候 進行資料讀取
//-----------------------------------------------------------------------------
etError Simulate_I2c_ReadByte(u8 *rxByte, etI2cAck ack, u8 timeout)
{
  etError error = NO_ERROR;
  u8 mask;
  *rxByte = 0x00;

  SDA_OPEN();                         
  //SCL_LOW();                           

  for(mask = 0x80; mask > 0; mask >>= 1) 
  { 
     //拉高SCL
    SCL_OPEN();                      

    //確定並等待SCL被拉高
    DelayMicroSeconds(1);             
    //確認SCL是否被拉高
    error = I2c_WaitWhileClockStreching(timeout);
    //等待SCL穩定為高電平
    DelayMicroSeconds(3);           

    //待SCL拉高後讀取資料
    if(SDA_READ) *rxByte |= mask;       
    //重新拉低SCL，因為SCL為低電平時，SDA線才能改變傳輸的bit
    SCL_LOW();
    DelayMicroSeconds(1);      //  等待下一bit的資料穩定
  }

  //如果需要傳送ACK
  if(ack == ACK) 
  {
    SDA_LOW();//讀取資料完成後 傳送ACK給器件
  }          
  else  
  {         
    SDA_OPEN();
  }
  //把ACK傳送出去
  DelayMicroSeconds(1);               
  SCL_OPEN();                           
  DelayMicroSeconds(5);           
  SCL_LOW();  
  SDA_OPEN();                       
  DelayMicroSeconds(20);               

  return error;                         
}