代码收藏家技术教程 2023-01-21

通信《STM32 CubeMX教程：IIC通信入门实践》

STM32cubemx教程及STM32入门（五）IIC 2022.8.25

前言

本章主要讲解IIC协议以及stm32cubemx配置和HAL库函数

简介

I2C（Inter-Integrated Circuit ,内部集成电路)总线是一种由飞利浦Philip公司开发的串行总线。是两条串行的总线，它由一根数据线（SDA）和一根时钟线（SDL）组成。I2C总线上可以接多个I2C设备，每个器件都有一个唯一的地址识别。同一时间只能有一个主设备，其他为从设备。通常MCU作为主设备控制，外设作为从设备。

IIC硬件电路

I2C总线为漏极开路结构(OD)，因此它们必须接有上拉电阻,阻值常为 4k7 或 10k ；当总线空闲时，两根线均为高电平。OD门与其它任意数量的OD与OC门成"线与"关系，即当总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低。

I2C协议

I2C有三种状态信号:开始信号、结束信号和应答信号

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平转变为低电平跳变，表示开始通信。
结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平转变为高电平跳变，结束结束通信。
应答信号：接收数据的IC在接收到一个字节数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据
在数据传输过程中，SCL时钟为主设备控制，SCL为高的时候读取数据SDA的数据，SCL为低的时候，主设备改变SDA的数据准备传输下一位。数据从高位开始传输，当传输8位后，主设备会释放SDA总线。如果从设备正确接收到数据，则从设备会拉低SDA总线，则产生一个应答信号。如果从设备出错，不拉低SDA总线，由于上拉电阻的作用，SDA的电平会变为高电平，即为非应答信号。数据传输总是以开始信号开始传输，以结束信号终止传输，中间可以传输多个字节的数据。

使用STM32Cubemx配置IIC程序的步骤

将外部高速时钟（HSE）配置为Crystal/Ceramic Resonator（晶体/陶瓷谐振器）

配置时钟树
选择IIC

下图就是详细的设置
Master Features 主机模式特性
I2C Speed Mode： IIC模式设置 standard mode标准模式和fast mode快速模式。实际上也就是速率的选择。
I2C Clock Speed：I2C传输速率，默认为100KHz

Slave features 从机模式特性

Clock No Stretch Mode：时钟没有扩展模式
Primary Address Length selection：从设备地址长度设置从设备的地址是7bit还是10bit 大部分为7bit
Dual Address Acknowledged：双地址确认
Primary slave address：从设备初始地址

然后即可生成文件

IIC常用函数

以下是IIC头文件中的所有库函数，包括
初始化函数，回调函数

IIC轮询操作函数IIC中断操作函数

IICDMA操作函数

这么多函数，我们要重点掌握轮询操作函数，即以下函数：

HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);IIC写函数

功能：IIC写数据
参数：

*hi2c 设置使用的是那个IIC 例：&hi2c2
DevAddress 写入的地址 设置写入数据的地址 例 0xA0
*pData 需要写入的数据
Size 要发送的字节数
Timeout 最大传输时间，超过传输时间将自动退出传输函数

HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);IIC读函数

功能：IIC读一个字节
参数：

*hi2c： 设置使用的是那个IIC 例：&hi2c2

DevAddress： 写入的地址 设置写入数据的地址 例 0xA0

*pDat：a 存储读取到的数据

Size： 发送的字节数

Timeout： 最大读取时间，超过时间将自动退出读取函数

举例：

HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,0xA1,(uint8_t*)TxData,2,1000) ；;发送两个字节数据，IIC写数据函数

HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef hi2c, uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

功能： IIC写多个数据该函数适用于IIC外设里面还有子地址寄存器的设备，比方说E2PROM,除了设备地址，每个存储字节都有其对应的地址

参数：

*hi2c： I2C设备号指针，设置使用的是那个IIC 例：&hi2c2

DevAddress： 从设备地址 从设备的IIC地址 例E2PROM的设备地址 0xA0

MemAddress： 从机寄存器地址 ，每写入一个字节数据，地址就会自动+1

MemAddSize： 从机寄存器地址字节长度 8位或16位
    写入数据的字节类型 8位还是16位
    I2C_MEMADD_SIZE_8BIT
    I2C_MEMADD_SIZE_16BIT

在stm32f1xx_hal_i2c.h中有定义
在这里插入图片描述

*pData： 需要写入的的数据的起始地址

Size： 传输数据的大小 多少个字节

Timeout： 最大读取时间，超过时间将自动退出函数

使用HAL_I2C_Mem_Write等于先使用HAL_I2C_Master_Transmit传输第一个寄存器地址，再用HAL_I2C_Master_Transmit传输写入第一个寄存器的数据。可以传输多个数据

在传输过程，寄存器地址和源数据地址是会自加的。

至于读函数也是如此，因此用HAL_I2C_Mem_Write和HAL_I2C_Mem_Read，来写读指定设备的指定寄存器数据是十分方便的，让设计过程省了好多步骤。

举例：

8位：

HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2, ADDR, i, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&(I2C_Buffer_Write[i]),8, 1000);

HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, ADDR, i, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&(I2C_Buffer_Write[i]),8, 1000);

16位：

HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2, ADDR, i, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT,&(I2C_Buffer_Write[i]),8, 1000);

HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, ADDR, i, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT,&(I2C_Buffer_Write[i]),8, 1000);
如果只往某个外设中写数据，则用Master_Transmit。　如果是外设里面还有子地址，例如我们的E2PROM，有设备地址，还有每个数据的寄存器存储地址。则用Mem_Write。
Mem_Write是2个地址，Master_Transmit只有从机地址