通过LL库初始化STM32的硬件IIC

前言

talk is cheap， show me the code, 直接看下列的初始化代码，以及读写函数吧。

void Configure_I2Cx_Master(I2C_TypeDef *I2Cx)
{/* (1) Enables GPIO clock and configures the I2C3 pins **********************//*    (SCL on PC.0, SDA on PC.1)                     **********************//* Enable the peripheral clock of GPIOC */LL_IOP_GRP1_EnableClock(LL_IOP_GRP1_PERIPH_GPIOC);/* Configure SCL Pin as : Alternate function, High Speed, Open drain, Pull up */LL_GPIO_SetPinMode(GPIOC, LL_GPIO_PIN_0, LL_GPIO_MODE_ALTERNATE);LL_GPIO_SetAFPin_0_7(GPIOC, LL_GPIO_PIN_0, LL_GPIO_AF_7);LL_GPIO_SetPinSpeed(GPIOC, LL_GPIO_PIN_0, LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH);LL_GPIO_SetPinOutputType(GPIOC, LL_GPIO_PIN_0, LL_GPIO_OUTPUT_OPENDRAIN);LL_GPIO_SetPinPull(GPIOC, LL_GPIO_PIN_0, LL_GPIO_PULL_UP);/* Configure SDA Pin as : Alternate function, High Speed, Open drain, Pull up */LL_GPIO_SetPinMode(GPIOC, LL_GPIO_PIN_1, LL_GPIO_MODE_ALTERNATE);LL_GPIO_SetAFPin_0_7(GPIOC, LL_GPIO_PIN_1, LL_GPIO_AF_7);LL_GPIO_SetPinSpeed(GPIOC, LL_GPIO_PIN_1, LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH);LL_GPIO_SetPinOutputType(GPIOC, LL_GPIO_PIN_1, LL_GPIO_OUTPUT_OPENDRAIN);LL_GPIO_SetPinPull(GPIOC, LL_GPIO_PIN_1, LL_GPIO_PULL_UP);/* (2) Enable the I2C3 peripheral clock and I2C3 clock source ***************//* Enable the peripheral clock for I2C3 */LL_APB1_GRP1_EnableClock(LL_APB1_GRP1_PERIPH_I2C3);/* Set I2C3 clock source as SYSCLK */LL_RCC_SetI2CClockSource(LL_RCC_I2C3_CLKSOURCE_SYSCLK);/* (3) Configure NVIC for I2C3 **********************************************//* Configure Event and Error IT:*  - Set priority for I2C3_IRQn*  - Enable I2C3_IRQn*/
//  NVIC_SetPriority(I2C3_IRQn, 0);
//  NVIC_EnableIRQ(I2C3_IRQn);/* (4) Configure I2C3 functional parameters *********************************//* Disable I2C3 prior modifying configuration registers */LL_I2C_Disable(I2C3);/* Configure the SDA setup, hold time and the SCL high, low period *//* (uint32_t)0x00601B28 = I2C_TIMING*/uint32_t timing = __LL_I2C_CONVERT_TIMINGS(0x0, 0x6, 0x0, 0x1B, 0x28);LL_I2C_SetTiming(I2C3, timing);/* Configure the Own Address1                   *//* Reset Values of :*     - OwnAddress1 is 0x00*     - OwnAddrSize is LL_I2C_OWNADDRESS1_7BIT*     - Own Address1 is disabled*///LL_I2C_SetOwnAddress1(I2C3, 0x00, LL_I2C_OWNADDRESS1_7BIT);//LL_I2C_DisableOwnAddress1(I2C3);/* Enable Clock stretching *//* Reset Value is Clock stretching enabled *///LL_I2C_EnableClockStretching(I2C3);/* Configure Digital Noise Filter *//* Reset Value is 0x00            *///LL_I2C_SetDigitalFilter(I2C3, 0x00);/* Enable Analog Noise Filter           *//* Reset Value is Analog Filter enabled *///LL_I2C_EnableAnalogFilter(I2C3);/* Enable General Call                  *//* Reset Value is General Call disabled *///LL_I2C_EnableGeneralCall(I2C3);/* Configure the 7bits Own Address2               *//* Reset Values of :*     - OwnAddress2 is 0x00*     - OwnAddrMask is LL_I2C_OWNADDRESS2_NOMASK*     - Own Address2 is disabled*///LL_I2C_SetOwnAddress2(I2C3, 0x00, LL_I2C_OWNADDRESS2_NOMASK);//LL_I2C_DisableOwnAddress2(I2C3);/* Configure the Master to operate in 7-bit or 10-bit addressing mode *//* Reset Value is LL_I2C_ADDRESSING_MODE_7BIT                         *///LL_I2C_SetMasterAddressingMode(I2C3, LL_I2C_ADDRESSING_MODE_7BIT);/* Enable Peripheral in I2C mode *//* Reset Value is I2C mode *///LL_I2C_SetMode(I2C3, LL_I2C_MODE_I2C);/* (5) Enable I2C3 **********************************************************/LL_I2C_Enable(I2C3);/* (6) Enable I2C3 transfer complete/error interrupts:*  - Enable Receive Interrupt*  - Enable Not acknowledge received interrupt*  - Enable Error interrupts*  - Enable Stop interrupt*/
//  LL_I2C_EnableIT_RX(I2C3);
//  LL_I2C_EnableIT_NACK(I2C3);
//  LL_I2C_EnableIT_ERR(I2C3);
//  LL_I2C_EnableIT_STOP(I2C3);
}/*** @brief  This Function handle Master events to perform a transmission process* @note  This function is composed in different steps :*        -1- Initiate a Start condition to the Slave device*        -2- Loop until end of transfer received (STOP flag raised)*             -2.1- Transmit data (TXIS flag raised)*        -3- Clear pending flags, Data consistency are checking into Slave process* @param  None* @retval None*/
void I2C_Write(I2C_TypeDef *I2Cx, unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr, unsigned char reg_data)
{unsigned char data_size = 2;/* Master Generate Start condition for a write request :              *//*    - to the Slave with a 7-Bit SLAVE_OWN_ADDRESS                   *//*    - with a auto stop condition generation when transmit all bytes */LL_I2C_HandleTransfer(I2Cx, slave_addr, LL_I2C_ADDRSLAVE_7BIT, data_size, LL_I2C_MODE_AUTOEND, LL_I2C_GENERATE_START_WRITE);/* Loop until STOP flag is raised  */while(!LL_I2C_IsActiveFlag_STOP(I2Cx)){/* Check TXIS flag value in ISR register */if(LL_I2C_IsActiveFlag_TXE(I2Cx) && data_size == 2){/* Write data in Transmit Data register.TXIS flag is cleared by writing data in TXDR register */LL_I2C_TransmitData8(I2Cx, reg_addr);data_size--;}/* Check TXIS flag value in ISR register */if(LL_I2C_IsActiveFlag_TXE(I2Cx) && data_size == 1){/* Write data in Transmit Data register.TXIS flag is cleared by writing data in TXDR register */LL_I2C_TransmitData8(I2Cx, reg_data);data_size--;}if(Loop_Is_Timeout_Xms(5))break;}/* (3) Clear pending flags, Data consistency are checking into Slave process *//* End of I2C_SlaveReceiver_MasterTransmitter Process */LL_I2C_ClearFlag_STOP(I2Cx);
}/*** @brief  This Function handle Master events to perform a transmission process* @note  This function is composed in different steps :*        -1- Initiate a Start condition to the Slave device*        -2- Loop until end of transfer received (STOP flag raised)*             -2.1- Transmit data (TXIS flag raised)*        -3- Clear pending flags, Data consistency are checking into Slave process* @param  None* @retval None*/
unsigned char I2C_Read(I2C_TypeDef *I2Cx, unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr)
{unsigned char read_byte = 0;unsigned char data_size = 1;/* Master Generate Start condition for a write request :              *//*    - to the Slave with a 7-Bit SLAVE_OWN_ADDRESS                   *//*    - with a auto stop condition generation when transmit all bytes */LL_I2C_HandleTransfer(I2Cx, slave_addr, LL_I2C_ADDRSLAVE_7BIT, data_size, LL_I2C_MODE_SOFTEND, LL_I2C_GENERATE_START_WRITE);/* Loop until STOP flag is raised  *//* This loop is dangerous when power support is terrrible. */while(!LL_I2C_IsActiveFlag_TC(I2Cx)){/* Check TXIS flag value in ISR register */if(LL_I2C_IsActiveFlag_TXE(I2Cx) && data_size == 1){/* Write data in Transmit Data register.TXIS flag is cleared by writing data in TXDR register */LL_I2C_TransmitData8(I2Cx, reg_addr);data_size--;}if(Loop_Is_Timeout_Xms(3))break;}data_size = 1;LL_I2C_HandleTransfer(I2Cx, slave_addr, LL_I2C_ADDRSLAVE_7BIT, data_size, LL_I2C_MODE_AUTOEND, LL_I2C_GENERATE_START_READ);/* Loop until STOP flag is raised  */while(!LL_I2C_IsActiveFlag_STOP(I2Cx)){if(Loop_Is_Timeout_Xms(4))break;}if(LL_I2C_IsActiveFlag_RXNE(I2Cx))read_byte = LL_I2C_ReceiveData8(I2Cx);/* (3) Clear pending flags, Data consistency are checking into Slave process */LL_I2C_ClearFlag_STOP(I2Cx);return read_byte;
}

问题

Q1: 该`LL_I2C_HandleTransfer(I2Cx, slave_addr, LL_I2C_ADDRSLAVE_7BIT, data_size, LL_I2C_MODE_AUTOEND, LL_I2C_GENERATE_START_READ)` 函数，非常容易造成使用上的误解问题，如果不借助逻辑分析仪的话。

A1: 关于这个问题，有几点需要了解。

如果设置了stm32中硬件iic为 7bit地址模式，要注意slave_addr的值其实要配置为写地址的值（slave_addr<<2）。因为在stm32的硬件iic中，会将传入函数的地址值的最后一位改成读写状态的值, 而不是将传入函数的地址之后再附加一位读写状态值。比如说，传入为7位的slave_addr地址值得话，那么会改变了7位slave_addr地址的最后一位bit的值。
众所周知，在IIC器件中，一般有三个地址，比如hmcl5883设备器件地址为 0x1E, 写地址为0x3c，读地址为0x3d，那么我们在使用stm32的硬件iic的时候，要将slave_addr的地址值填写为( 0x1e<<1), 也就是要设置为写地址0x3c（不是设备地址0x1e），因为在配置了LL_I2C_GENERATE_START_READ之后，芯片会在最后一位自动改变读写位的电平状态，在读的时候，自动产生高位电平，也就是产生读地址0x3d的电平出去，而如果配置了LL_I2C_GENERATE_START_WRITE之后，在传输完( 0x1e<<1)的地址之后，最后的地址位为低电平，也就是写地址为0x3c。
设置了data_size以及LL_I2C_MODE_AUTOEND之后， I2C会在发送完所有数据或者读取完所有数据之后，自动发送终止信号。写的过程中，硬件iic自动会读取从机的ack信号；而读的过程后，如果需要后续继续操作，需要产生ack信号给从机，而如果已经读完，那么会自动产生nack信号给从机，有些从机一定要接收到主机的nack信号，然后才能正常接收主机的stop信号，否则会导致后续一连串读取异常 。
接收器在收到数据之后，应该拉低引脚来产生应答信号（正常来说，引脚都是开漏上拉，所以，下拉为有效电平），以此通知对方已完整收到相关的数据。 而在主机作为接收器的时候，当接收完从设备的最后一个字节数据之后，需要不应答，以此告诉从设备传输即将结束，准备接收结束信号。

Q2: 硬件IIC在信号出现抖动（频率过快的话或者供电不足的情况下），主机发出的时序会完全错乱，比如说，当频率过高或者数据线接触不良，此时我们通过重新初始化从机，且重置硬件iic的错误标志，iic硬件接收到的数据虽然会有变化，但是，读到的值完全不对，这时候只能通过重新初始化IIC硬件才能解决， `但是，在L0系列上，利用外部中断不断地打断硬件iic时，未发现iic数据读取出现任何较大的异常。`

A2：当信号抖动之后，根据逻辑分析仪，会发现主机在发送从机设备地址的时候，会多发一个字节的数据时序，但是，这个字节数据的值不知从何而来，这便会导致后面读到的值各种异常，怀疑是不是移位寄存器在发送的时候，也发送了之前发生总线错误的时候，移位寄存器缓存部分字节信息。因为调试时，相关的接收，发送寄存器的值都是正常。

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