這里將說明I²C的主要通信協議，更詳細的說明和時序圖請參考I2C規范文檔。
　　I²C總線包括兩個信號線，即SDA和SCL。所有通信都發生在這兩個信號線上，連接到同一條總線上的設備數目受限于最大的總線電容。SDA和SCL都是雙向的，通過上拉電阻連接到系統電源。總線空閑時，這兩個總線保持高電平。在總線上的I²C設備的輸出數據階段，必須是漏極開路或是集電極開路以實現線與功能。

　　每個設備都有唯一的地址，可以工作在發送模式或接收狀態，也可以被配置為主設備或從設務。方設備啟動一次總線數據傳輸，并產生時鐘信號，總線上任何其他設備都會被視為從設備。I²C協議同時還具有仲裁機制，如果多臺主設備同時申請控制總線，只有一臺設備成功獲取總線而不會丟失數據。

　　一次數據傳輸開始于一個START命令，結束于一個STOP命令。SDA在時鐘SOL低電平時變化，高電平時保持穩定。START被定義為當SOL為高電平時，SDA由高到低的跳變；STOP被定義為當SOL為高時，SDA由低到高的跳變，如圖所示。

　　如圖 I²C總線的—次數據傳輸

　　每個數據包包含8位數據，后跟一個ACK位。因此一次數據傳輸共需要9個SOL，首先傳輸MSB。發送設備在ACK周期釋放SDA，接收設備必須在過程中驅動SDA為低。如果從設備沒有將SDA驅動為低，則表明其不能夠接收數據，主設備將產生一個STOP狀態以退出本次傳輸；如果主設備沒有將SDA驅動為低，則表明從設備發送的是最后一個字節。標準I2C通信包含4部分，即起始位、從地址、數據傳輸和停止位。I2C協議規定了兩種地址格式，即7位和10位，本設計為7位。起始位之后是7位地址，第8位是讀寫位，“0”為寫；“1”為讀。僅僅與地址相匹配的從設備在第9個SOL發一個ACK到SDA，將SDA拉低。

　　一旦地址匹配成功，主從之間數據傳輸就會建立，讀/寫位決定數據傳輸方向。主設備發一個STOP命令終止一次傳輸。然而，主設備在沒有發出STOP之前也可能產生一個START信號，此情況被定義為重復開始(Repeat START)。