15 玩转STM32之IIC通信（芯片硬件篇）

在14玩转STM32之IIC通信（软件模拟篇）我们讲了软件模拟的方式，本章讲解芯片自带的硬件部分（并非所有的芯片都含有IIC，像51系列的是没有的，但是绝大多数是有的，根据我用过的S32、STM32、HC32、CH32、GD32都是有的，目前我只见过51的没有、STM8也有这个可能分系列吧，我用的有，其他的不清楚）

STM32F429微控制器继承了3个IIC（内部集成的）软件模拟和硬件模拟的功能是一样的。

具备多主模式功能，同一接口可以用作主从模式。
7位/10位寻址以及广播呼叫的生成和检测。
支持不同的通信速度：
—标准速度（高达100kHz）
—快速速度（高达400kHz）
状态标志：
—发送/接收模式标志
—字节传输结束标志
—I2C忙碌标志
错误标志：
—主模式下的仲裁丢失情况
—地址/数据传输完成后的应答失败
—检测误放的起始位和停止位
—禁止时钟延长后出现的上溢/下溢
带DMA功能的1字节缓冲（减轻MCU工作）
兼容和PMBus。
具体的功能作用可参看数据手册（648页中文版）
总结：
STM32的I2C外设可用作通讯的主机及从机，支持100Kbit/s和400Kbit/s的速率，支持7位、10位设备地址，支持DMA数据传输，并具有数据校验功能。

IIC通过SCL和SDA两个引脚完成与其他器件进行通信，如下图IIC内部结构图：

IIC引脚对照表：

IIC有四种工作模式：从发送器、从接收器、主发送器、主接收器模式四种。
默认情况下，IIC在从模式下工作。接口在生成起始位后会自动由从模式切换为主模式，并在出现重在丢失或生成停止位的时候，从模式切换为从模式，进而实现多主模式功能。

在主模式下，I2C接口会启动数据传输(发送起始信号和器件地址，地址始终在主模式下发送)，并生成时钟信号（SCL)，将需要发送的数据写入数据寄存器，并通过数据移位寄存器和数据控制逻辑(输出），将数据一位位发送到SDA数据线。通信的时钟由主机的时钟控制逻理生成，可以在标准速度或快速速度模式下工作。通信的工作模式由控制寄存器（CR1和CR2)的不同配置控制，状态寄存器体现通信过程中产生的一系列状态，根据不同的工作模式和通信状态，控制逻辑负责实现完整的通信过程。串行数据传输始终在出现起始位时开始，在出现停止位时结束。起始位和停止位均在主模式下由软件生成。
12C控制器自动检测从机发送回来的ACK信号，并置位状态寄存器相应的状态位，程序通过检测状态寄存器（SR1和SR2）的状态位，判断数据是否发送成功。

I2C控制器产生开始信号（S），然后通过检测EV5事件，判断是否启动成功。
在满足EV5事件后，主机发送器件地址+W，然后通过检测EV6事件、判断是否发送器件地址成功。
在满足EV6事件后，主机发送数据，然后通过检测EV8事件，判断是否发送数据成功。在发送完最后一个数据后，主机发送结束信号(P)结束通信过程。
如图：主发送器模式下IIC通信示意图：

EV5：总线正在进行通信（BUSY=1），主/从模式（MSL=1）及起始位是否己经发送（SB=1）。
EV6：处于发送器或接收器状态（TRA=1），正在进行通信（BUSY=1），主/从模式（MSL=1）.
数据寄存器是否为空（TXE=1），地址是否已发送（ADDR=1，主模式）。
EV8：处于发送器或接收器状态（TRA=1），正在进行通信（BUSY=1），主/从模式（MSL=1）.
数据寄存器是否为空（TXE=l），字节是否传输完成（BTF=1，主模式）。

I2C控制器产生开始信号，然后通过检测EV5事件，判断是否启动成功。
在满足EV5事件后，主机发送器件地址，然后通过检测EV6事件，判断是否发送器件地址成功。
在满足EV6事件后，主机准备接收从机发送过来的数据，然后通过检测EV7事件，判断是否接收数据成功。如果接收的不是最后一个数据的话，则主机发送ACK信号给从机。
如果接收的是最后一个数据的话，则主机发送一个NACK信号，并发送结束信号，结束通信。
EV7：正在进行通信（BUSY=1），主/从模式（MSL=1），数据寄存器非空（RXNE=1）。
主接收器模式下I2C通信示意图如图:

在从模式下，根据写入自身地址寄存器的地址（从模式下的器件地址），l2C控制器通过比较器能够识主机发送过来的地址是否和其自身地址（7位或10位)一致。在地址匹配的情况下，根据读写控制状态，通过数据控制逻辑可以接收（写）或发送（读）数据。

在检测到开始信号后，I2C控制器通过检测EV1事件，判断主机发送过来的器件地址是否和本机地址一致。
在满足EV1事件后，从机发送一个ACK信号给主机，将数据发送给主机，并通过检测EV3事件，判断是否发送数据成功。在发送完最后一个数据后，从机检测到NACK信号和结束信号，结束通信。
EV1：正在进行通信（BUSY=1），接收到的地址匹配（ADDR=1，从模式）。
EV3：处于发送器或接收器状态（TRA=1)，正在进行通信（BUSY=l)，数据寄存器是否为
空（TXE=1）。
从发送器模式下I2C通信示意图如图：

I2C控制器有2个中断向量：一个中新由成功的地址/数期字管传输事件发另一个中新由银误状态触发。
I2C控制器支持多种中断事件的请求，便于实时响应一些紧急事务，为了提高CPU利用率。选常在I2C控制器处于从模式时，使用中新方式来响应一系列事务的处理。例如，从模式下数西的接收、发送、停止及错误等，I2C控制器中斯事件如图所示：

以IIC1为例这里，其他的与这是一样的.

使能IIC通信时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//I2C2时钟使能GPIO时钟使能RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);//GPIO时钟使能

/*GPIO引脚复用*/GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_I2C1);//将PB6复用给I2C1GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_I2C1);//将PB7复用给I2C1/*初始化GPIO*/GPIO__Pin=GPIO_Pin_6;GPIO__Mode=GPIO_Mode_AF;//复用模式GPIO__Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO__OType=GPIO_OType_OD;//开漏输出模式GPIO__PuPd=GPIO_PuPd_UP;//使能上拉GPIO_Init(GPIOB,GPIO_InitStructure);//初始化PB6：SCLGPIO__Pin=GPIO_Pin_7;GPIO_Init(GPIOB,GPIO_InitStructure);//初始化PB7：SDA

/*I2C配置*/I2C__Mode=I2C_Mode_I2C;//I2C模式*/I2C__DutyCycle=I2C_DutyCycle_2;//SCL时钟线的占空比I2C__OwnAddress1=I2C_OWN_ADDRESS7;//从机时，自身器件地址I2C__Ack=I2C_Ack_Enable;//使能ACK相应//7bit的寻址模式I2C__AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit;I2C__ClockSpeed=400000;//通信速率=400KI2C_Init(I2C1,I2C_InitStructure);//I2C2初始化

I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);//使能I2C2

I2C_AcknowledgeConfig(I2C1,ENABLE);//使能IICACK功能

如果需要使用中断，则需要配置NVIC和使能IIC中断。

与I2C相关的函数和宏都被定义在以下两个文件中。
头文件：stm32f4xx_
源文件：。

void12C_Init(12C_TypeDef*I2Cx,I2C_InitTypeDef*12C_InitStruct);
参数1：I2C_TypeDef*I2Cx，I2C应用对象，一个结构体指针，表示形式是I2C1、I2C2和I2C3，以宏定义形式定义在stm32f4xx_.h文件中。例如：

defineI2C2((12C_TypeDef*)12C2_BASE)defineI2C_Mode_12C((uintl6_t)0x0000)//I2C模式defineI2C_Mode_SMBusHost((uint16_t)0x000A)//SMBus主机模式成员3：12CDutyCycle，定义时钟信号低电平/高电平的占空比，有如下定义：defineI2C_DutyCycle_2((uintl6_t)0xBFFF)//时钟信号低电平/高电平=2成员4：I2C_OwnAddress1，定义从机通信时的自身器件地址。成员5:I2C_Ack，定义ACK应答使能，有如下定义。definel2CAckDisable((uintl6_t1)0x0000)//禁止使能ACK应答使能成员6：I2C_AcknowledgedAddress,定义I2C寻址模式，有如下定义。defineI2C_AcknowledgedAddress_10bit((uint16_1)0xC000)//10位地址寻址模式

void12C_Cmd(I2C_TypeDef*12Cx,FunctionalStateNewState);参数2：FunctionalStateNewState,使能或禁止12CACK应答功能。ENABLE：使能I2CACK应答功能。DISABLE：禁止I2CACK应答功能。例如，使能I2C1ACK应答功能：I2C_Cmd(12C1,ENABLE);参数1：I2C应用对象，同I2C初始化函数参数1。

ErrorStatusI2C_CheckEvent(12C_TypeDef*12Cx,uint32_tI2CEVENT）；参数1：I2C应用对象，同12C初始化参数1。参数2：uint32tI2CEVENT，定义通信事件，有EVI~EV9事件，它D分国定不同的I2C通信状态。例如，EV8为主机接收到字节数据事件。include"bsp_i2c_"ifndef__I2C_EE_Hinclude""/*AT24C01/02每页有8个字节*///defineI2C_PageSize16/*STM32I2C快速模式*/defineI2C_OWN_ADDRESS70X0A/*I2C接口*/defineEEPROM_I2C_CLKRCC_APB1Periph_I2C2defineEEPROM_I2C_SCL_PINGPIO_Pin_4defineEEPROM_I2C_SCL_GPIO_CLKRCC_AHB1Periph_GPIOHdefineEEPROM_I2C_SCL_AFGPIO_AF_I2C2defineEEPROM_I2C_SDA_GPIO_PORTGPIOHdefineEEPROM_I2C_SDA_SOURCEGPIO_PinSource5defineI2CT_FLAG_TIMEOUT((uint32_t)0x1000)defineEEPROM_Block0_ADDRESS0xA0/*块0AT24C02AT24C04AT24C08AT24C16*/defineEEPROM_Block2_ADDRESS0xA4/*块2AT24C08AT24C16*/defineEEPROM_Block4_ADDRESS0xA8/*块4AT24C16*/defineEEPROM_Block6_ADDRESS0xAC/*块6AT24C16*/if/*__I2C_EE_H*/