STM32的I2C通信

STM32的两个GPIO引脚，分别用于SCL和SDA，按照I2C规约的时序，像控制LED灯那样控制引脚输出，若是接收数据时则读取SDA线上的电平，那就可以实现I2C通信了，这也是我们在51单片机上的“软件模拟协议”做法。但是STM32上还配有I2C控制器片上外设，只要配置好该外设，它就可以依据规约产生通讯信号。收/发数据置于缓存寄存器中，cpu只要检测该外设的状态和数据寄存器就能完成数据收发。但是利用该外设来实现I2C通讯，存在许多硬件Bug，下来还是简单讲解这种做法。

1. I2C通讯时序

通俗来讲，IIC的时序就是主机向从设备发出一个数据后，要间隔多少时间从机才会回复，或者说SCL上的信号要维持多久的高电平、低电平才使得SDA的信号正确传输到从机等，这些是在I2C协议明确规约的，在51单片机软件模拟IIC时序时，编程中我们需要自己实现函数去延时。在STM32的I2C控制器下的IIC时序将不需要这么繁琐。如何实现？看下面摘自《STM32中文参考手册_V10.pdf》I2C章节的两图(STM32系统既可以当IIC主机也可以当IIC从机，以I2C主机模式为例)。

主机发送：

(1) 主机端代码控制IIC控制器产生起始信号(S)，当发生起始信号后，控制器产生事件“EV5”，并会对SR1寄存器的“SB”位置1，表示起始信号已经发送。
(2) 紧接着发送设备地址，然后等待从机的应答信号，若从机有回答，控制器将产生“EV6”及“EV8”
(3) I2C外设通过SDA信号线将数据一位一位发送出去，一字节数据发送完毕后，控制器将会产生“EV8”，重复此过程可以发送多个字节数据
(4) 发送完所有数据后，代码控制IIC控制器产生结束信号(P)，控制器将会产生“EV8_2”事件，表示通讯结束。

假设我们使能了I2C中断，以上所有事件都可以产生I2C中断信号，进入同一个中断处理函数，在该函数中通过访问对应寄存器判断是哪一事件。

主机接收：

(1) 主机端代码控制IIC控制器产生起始信号(S)，当发生起始信号后，控制器产生事件“EV5”，并会对SR1寄存器的“SB”位置1，表示起始信号已经发送。
(2) 紧接着发送设备地址，然后等待从机的应答信号，若从机有回答，控制器将产生“EV6”
(3) 从机向主机端发送数据，当主机接收到数据后，会产生“EV7”事件。接下来若要继续接收数据则发出应答信号ACK，若发出非应答信号(NACK)则停止传输
(4) 主机端发送非应答信号，产生停止信号，传输结束

利用标准库函数I2C_CheckEvent()可以检测EV5事件的发生与否，如：

I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT表EV5

2.I2C初始化描述结构体

I2C初始化描述结构体：
typedef struct
{uint32_t I2C_ClockSpeed;         /* 设置SCL线上的时钟频率，此值不可高于400000 */uint16_t I2C_Mode;               /* 指定工作模式，I2C模式或者SMBUS模式可选 */uint16_t I2C_DutyCycle;          /* 时钟占空比，即高电平时间/低电平时间 */uint16_t I2C_OwnAddress1;        /* 指定I2C自身设备的地址 */uint16_t I2C_Ack;                /* 应答使能或关闭，一般为使能 */uint16_t I2C_AcknowledgedAddress;/* 指定地址长度，7位/10位可选 */
}I2C_InitTypeDef;

(1) I2C_ClockSpeed：设置I2C的数据传输速率，此数值不得高于400000
(2) I2C_Mode：STM32的I2C外设可用于I2C通讯的主机/从机，还可用于SMBus协议通讯使用。此值取值可为：

I2C_Mode_I2C：I2C模式，I2C模式不需要指定主从机。
I2C_Mode_SMBusHost：SMBus主模式
I2C_Mode_SMBusDevice：SMBus从模式

(3) I2C_DutyCycle：指定SCL的占空比，即高电平时间/低电平时间，取值可为I2C_DutyCycle_2或者I2C_DutyCycle_16_9。对此值要求并不严格，可任意选择。
(4) I2C_OwnAddress1：配置I2C设备自身的地址，挂接在I2C总线上的设备，包括主机，都有自己的地址。STM32的I2C外设可同时使用两个地址，即对两个地址都作出反应。这里设置的是第一个地址，第二个地址通过函数I2C_OwnAddress2Config()设置。
(5) I2C_Ack：是否发送响应信号，可设置为使能2C_Ack_Enable或者非使能2C_Ack_Enable，一般I2C通讯都使用使能。
(6) I2C_AcknowledgedAddress：设置I2C的寻址模式，可设置为7位(I2C_AcknowledgedAddress_7bit)或者10位(I2C_AcknowledgedAddress_10bit)，若要使用10位寻址模式，需要将此值设置为I2C_AcknowledgedAddress，I2C_OwnAddress1才是有效的10位地址。

配置好这个结构体，通过函数I2C_Init()设置到实际控制器中。

3. I2C通讯引脚

STM32F10x中是有两个I2C外设的，分别为I2C1和I2C2。但是我在手上的《STM32中文参考手册_V10.pdf》中看到的只是I2C1的SCL和SDA引脚设置：

在正点原子MiniSTM32开发板的原理图看到，确实存在I2C2，I2C2的SCL和SDA分别是PB10和PB11。

以上只是了解一下标准库对STM32的硬件I2C的封装。因为硬件I2C这种方式的不稳定，所以详细的编码就不再记录。在STM32上实现I2C通讯，个人觉得还是采用在学习51单片机的时候估计大部分人都折腾过，用软件模拟I2C时序的方法，虽然貌似复杂度增加，但是比较稳定，下来有时间再折腾并记录。