STM32F1的I2C模塊協(xié)議簡(jiǎn)介I2C是一種多主從的串行通訊協(xié)議。STM32F1的I2C模塊支持標(biāo)速(最高100kHz)和高速(最高400kHz)兩種工作模式。一、I2C協(xié)議簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)的IIC接口有數(shù)據(jù)線SDA、時(shí)鐘線SCL兩條總線，只能工作于半雙工模式，在設(shè)計(jì)中，對(duì)總線的負(fù)載電容有一定的要求，具體請(qǐng)查閱元件的技術(shù)手冊(cè)確定。IIC的通訊時(shí)序如圖，通訊電平為正邏輯:※數(shù)據(jù)發(fā)送的起始和終止信號(hào)為：SCL為高時(shí)，起始：SDA下降沿終止：SDA上升沿※當(dāng)總線空閑時(shí)，SDA和SCL均為高電平，總線需要外接上拉電阻，阻值5-10k。※每次發(fā)送一字節(jié)(8bits)信號(hào)，MSB高位先發(fā)。二、I2C通訊時(shí)序（使用時(shí)以具體被控芯片手冊(cè)為準(zhǔn)）通訊時(shí)序(主機(jī)發(fā)送若干數(shù)據(jù))：※主機(jī)引腳配置為openDrain，務(wù)必不要內(nèi)部上拉、下拉***①保持SCL=1,拉低SDA,產(chǎn)生起始信號(hào)。***②拉低SCL,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)；***③將數(shù)據(jù)高位ShiftOut(SDA上)，隨后拉高SCL。在SCL=1期間SDA電平不能變動(dòng)。***④將數(shù)據(jù)依次輸出***⑤輸出最后一位數(shù)據(jù)且SCL變?yōu)榈碗娖胶螅鳈C(jī)接SDA引腳立即變換為高阻輸入模式。⑥主機(jī)向SCL輸出一個(gè)時(shí)鐘方波，在方波高位檢測(cè)從機(jī)是否將SDA拉低(即發(fā)送ACK)；若未收到表明發(fā)送未成功。***⑦當(dāng)主機(jī)檢測(cè)到SDA被拉低時(shí)，表明從機(jī)準(zhǔn)備好接收下一字節(jié)數(shù)據(jù)。隨后主機(jī)拉高SCL，從機(jī)釋放SDA,形成終止信號(hào)。若錯(cuò)誤，主機(jī)也拉高SCL并記錄錯(cuò)誤。此時(shí)SCL=1,SDA=1。***⑧準(zhǔn)備下一次傳輸。通訊時(shí)序(從機(jī)接收若干數(shù)據(jù))：①從機(jī)引腳均配置為輸入模式***②檢測(cè)開始信號(hào)，隨后接收數(shù)據(jù)(可以通過SCL上升、下降沿觸發(fā)方式檢測(cè)校驗(yàn))③若接收沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤，從機(jī)將SDA配置為開漏，在定義的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(數(shù)據(jù)位+1ACK)的前一個(gè)時(shí)鐘方波之后(時(shí)鐘下降沿)拉低SDA發(fā)出ACK。若接受錯(cuò)誤(例如一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)上升下降沿SDA數(shù)據(jù)不同)則不下拉。④檢測(cè)到SCL出現(xiàn)上升后，釋放SDA。⑤準(zhǔn)備下一次傳輸。※IIC數(shù)據(jù)以1個(gè)數(shù)據(jù)包(主機(jī))+1位ACK(從機(jī))格式傳送：發(fā)送地址的最后一位是數(shù)據(jù)方向位(R/W位)，該位用“0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，“1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R）。※當(dāng)STM32做主機(jī)時(shí)，在發(fā)送地址位后(10位地址模式為首序列最后一位)會(huì)根據(jù)方向位自動(dòng)判斷進(jìn)入主發(fā)送器模式或主接收器模式**。**三、STM32LL庫IIC驅(qū)動(dòng)STM32的I2C模塊可以配置為從機(jī)輸出、從機(jī)輸入、主機(jī)輸出、主機(jī)輸入四種模式。■主模式時(shí)，I2C接口啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。串行數(shù)據(jù)傳輸總是以起始條件開始并以停止條件結(jié)束。起始條件和停止條件都是在主模式下由軟件控制產(chǎn)生。■從模式時(shí)，I2C接口能識(shí)別它自己的地址(7位或10位)和廣播呼叫地址。軟件能夠控制開啟或禁止廣播呼叫地址的識(shí)別。※SCL時(shí)鐘信號(hào)、起始終止信號(hào)由主機(jī)輸出，應(yīng)答始終由從機(jī)應(yīng)答；從機(jī)由主機(jī)發(fā)送地址選中(主機(jī)和從機(jī)的區(qū)別)。1.IIC時(shí)鐘配置：在I2C_CR2寄存器中Freq[5:0]設(shè)定該模塊的輸入時(shí)鐘(APH1旁路時(shí)鐘輸入，最高36MHz)。輸入時(shí)鐘的頻率至少為：●標(biāo)準(zhǔn)模式下為：2MHz●快速模式下為：4MHz若使用CubeMX進(jìn)行模塊的配置，則生成的模塊初始化函數(shù)中自動(dòng)設(shè)置2.相關(guān)寄存器①自身地址寄存器(I2C_OAR1)：STM32的IIC模塊支持雙地址模式，即可以設(shè)置兩個(gè)自身地址：自身地址寄存器2(I2C_OAR2)：*②時(shí)鐘控制寄存器(I2C_CCR):*(CubeMX自動(dòng)配置)在I2C_CR2中設(shè)置完成模塊輸入時(shí)鐘后對(duì)SCL輸出時(shí)鐘進(jìn)行配置③控制寄存器（I2C_CR1）④控制寄存器(I2C_CR2)⑤數(shù)據(jù)寄存器(I2C_DR)⑥狀態(tài)寄存器(I2C_SR1)PEC校驗(yàn)的使用較為復(fù)雜，使用時(shí)請(qǐng)具體參看手冊(cè)對(duì)包序號(hào)的判斷(第幾個(gè)包?)從起始條件開始計(jì)算。⑦狀態(tài)寄存器(I2C_SR2)3.傳輸時(shí)序（請(qǐng)參考傳輸時(shí)序進(jìn)行開發(fā)）**①主發(fā)送器模式**※7位地址最后一位為R/W位，10位幀頭最后一位為R/W，此時(shí)設(shè)置為"0",由本機(jī)發(fā)送**②主接收器模式(主模式下起始、終止條件都由本機(jī)發(fā)出)**※7位地址最后一位為R/W位，10位幀頭最后一位為R/W，此時(shí)設(shè)置為"1",由本機(jī)發(fā)送**③從接收器模式**※地址R/W位非本機(jī)發(fā)送，由硬件自動(dòng)比對(duì)本機(jī)地址判斷是否被選中。此時(shí)R/W位為"0"**④從發(fā)送器模式**※地址R/W位非本機(jī)發(fā)送，由硬件自動(dòng)比對(duì)本機(jī)地址判斷是否被選中。此時(shí)R/W位為"0"關(guān)于主從模式：***■模塊默認(rèn)處于從模式******■當(dāng)本機(jī)通過START位主動(dòng)發(fā)送起始條件時(shí)，進(jìn)入主模式******■當(dāng)主模式最后一字節(jié)傳輸完成后，由本機(jī)置STOP位發(fā)送停止條件，進(jìn)入從模式******■從模式下模塊自動(dòng)檢測(cè)總線上的電平變化***

***■發(fā)送/接收模式的選擇通過硬件自動(dòng)判斷R/W實(shí)現(xiàn)***■注意發(fā)送/接收地址后，讀ADDR才能進(jìn)入主/從模式下一步的數(shù)據(jù)傳輸LL庫函數(shù)：1、初始化結(jié)構(gòu)體LL_I2C_InitTypeDeftypedefstruct{uint32_tPeripheralMode;/*選擇模塊工作模式，通過LL_I2C_SetMode()實(shí)現(xiàn)@refLL_I2C_MODE_I2C//I2C模式LL_I2C_MODE_SMBUS_HOST//LL_I2C_MODE_SMBUS_DEVICE//LL_I2C_MODE_SMBUS_DEVICE_ARP//*/uint32_tClockSpeed;/*配置時(shí)鐘頻率(<400kHz(高速);<100kHz(標(biāo)準(zhǔn)))；通過LL_I2C_SetClockPeriod()、LL_I2C_SetDutyCycle()、LL_I2C_SetClockSpeedMode()、LL_I2C_ConfigSpeed()實(shí)現(xiàn)//示例：若需要100kHz時(shí)鐘，則輸入100000*/uint32_tDutyCycle;/*設(shè)置高速模式(僅)下信號(hào)占空比;通過LL_I2C_SetDutyCycle()實(shí)現(xiàn)@refLL_I2C_DUTYCYCLE_2//低:高=2LL_I2C_DUTYCYCLE_16_9//低:高=16:9*/uint32_tOwnAddress1;/*設(shè)置自身的主地址，通過LL_I2C_SetOwnAddress1()實(shí)現(xiàn)//10位模式最大為0x3FF,7位最大為0x7F※該結(jié)構(gòu)體及模塊初始化函數(shù)不提供設(shè)置第二地址(副地址)的方式*/uint32_tTypeAcknowledge;/*配置ACK使能;通過LL_I2C_AcknowledgeNextData()實(shí)現(xiàn)@refLL_I2C_ACK//在接收到一個(gè)字節(jié)后返回一個(gè)應(yīng)答(匹配的地址或數(shù)據(jù))LL_I2C_NACK//無應(yīng)答*/uint32_tOwnAddrSize;/*設(shè)置自身地址長(zhǎng)度;通過LL_I2C_SetOwnAddress1()實(shí)現(xiàn)※在雙地址模式下只能設(shè)置為7位長(zhǎng)度@refLL_I2C_OWNADDRESS1_7BIT//7位長(zhǎng)度LL_I2C_OWNADDRESS1_10BIT//10位長(zhǎng)度*/}LL_I2C_InitTypeDef;2、工作模式設(shè)置voidLL_I2C_SetMode(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tPeripheralMode)；/*設(shè)置模塊工作模式@regCR1->SMBUS、SMBTYPE、ENARP@refLL_I2C_MODE_I2C//I2C模式LL_I2C_MODE_SMBUS_HOST//LL_I2C_MODE_SMBUS_DEVICE//LL_I2C_MODE_SMBUS_DEVICE_ARP//*/uint32_tLL_I2C_GetMode(I2C_TypeDef*I2Cx);3、模塊開啟/關(guān)閉函數(shù)voidLL_I2C_Enable(I2C_TypeDef*I2Cx);/*使能(開啟)I2C模塊@regCR1->PE*/voidLL_I2C_Disable(I2C_TypeDef*I2Cx);/*禁用(關(guān)閉)I2C模塊@regCR1->PE*/uint32_tLL_I2C_IsEnabled(I2C_TypeDef*I2Cx);/*檢測(cè)I2C模塊是否開啟@retval:1//開啟0//關(guān)閉*/4.時(shí)鐘延長(zhǎng)控制(ClockStretching)參考/happygaohualei/article/details/52864694通過將SCL線拉低來暫停一個(gè)傳輸.直到釋放SCL線為高電平,傳輸才繼續(xù)進(jìn)行。一般情況是從機(jī)在發(fā)送過程中將SCL接地，主機(jī)無法拉高電平后暫停傳輸，從機(jī)處理完成任務(wù)后釋放SCL，傳輸繼續(xù)。大多數(shù)外設(shè)不支持時(shí)鐘延長(zhǎng)功能。※STM32默認(rèn)允許時(shí)鐘延長(zhǎng)voidLL_I2C_EnableClockStretching(I2C_TypeDef*I2Cx);/*使能時(shí)鐘延長(zhǎng)。@regCR1->NOSTRETCH*/voidLL_I2C_DisableClockStretching(I2C_TypeDef*I2Cx);/*禁用時(shí)鐘延長(zhǎng)@regCR1->NOSTRETCH*/uint32_tLL_I2C_IsEnabledClockStretching(I2C_TypeDef*I2Cx);/*檢測(cè)是否啟用時(shí)鐘延長(zhǎng)@retval1//啟用*/5.自身地址設(shè)置地址在從模式下由硬件自動(dòng)比較voidLL_I2C_SetOwnAddress1(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tOwnAddress1,uint32_tOwnAddrSize);/*設(shè)置自身主地址，并設(shè)置地址模式(7位或10位)@regADD0ADD1_7ADD8_9ADDMODE@paramOWnAddress//自身主地址OwnAddrSize//地址模式(7位或10位),@refLL_I2C_OWNADDRESS1_7BITLL_I2C_OWNADDRESS1_10BIT※若啟用第二地址，設(shè)置為7位地址模式*/voidLL_I2C_EnableOwnAddress2(I2C_TypeDef*I2Cx);/*雙地址模式(啟用第二地址)，啟用后只支持7位地址模式@regOAR2->ENDUAL*/voidLL_I2C_SetOwnAddress2(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tOwnAddress2);/*設(shè)置第二地址(7位)*/voidLL_I2C_DisableOwnAddress2(I2C_TypeDef*I2Cx);/*禁用雙地址模式@regOAR2->ENDUAL*/6.廣播呼叫控制(GeneralCall)當(dāng)本機(jī)作為從機(jī)接收到地址0x00時(shí)，將被選中并發(fā)ACK(如果使能ACK)，0x00即廣播地址。voidLL_I2C_EnableGeneralCall(I2C_TypeDef*I2Cx);/*使能廣播呼叫。@regCR1->ENGC*/voidLL_I2C_DisableGeneralCall(I2C_TypeDef*I2Cx);/*禁用廣播呼叫.@regCR1->ENGC*/uint32_tLL_I2C_IsEnabledGeneralCall(I2C_TypeDef*I2Cx);/*檢測(cè)是否啟用了廣播呼叫。@retval1//啟用*/7.模塊時(shí)鐘配置請(qǐng)?jiān)谀K關(guān)閉的狀態(tài)下配置*voidLL_I2C_SetClockPeriod(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tClockPeriod);/*配置SCL時(shí)鐘周期;@regCCR->CCR@note具體配置參見MANUAL的CCR寄存器(前有)*/uint32_tLL_I2C_GetClockPeriod(I2C_TypeDef*I2Cx);/*讀取CCR->CCR的值*/voidLL_I2C_SetClockSpeedMode(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tClockSpeedMode);/*設(shè)置速度模式(標(biāo)準(zhǔn)/高速)@regCCR->FS@refLL_I2C_CLOCK_SPEED_STANDARD_MODE//標(biāo)準(zhǔn)模式(最高100kHz)LL_I2C_CLOCK_SPEED_FAST_MODE//高速模式(最高400kHz)@note※高速模式下可設(shè)置信號(hào)占空比*/voidLL_I2C_SetPeriphClock(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tPeriphClock);/*設(shè)置模塊的輸入時(shí)鐘(e.g.36Mhz,84Mhz...);單位Hz,函數(shù)自動(dòng)與10MHz對(duì)齊;@regCR2->FREQ*/uint32_tLL_I2C_GetPeriphClock(I2C_TypeDef*I2Cx);/*讀取模塊的輸入時(shí)鐘(由上一函數(shù)設(shè)置)@regCR2->FREQ=@retval*/voidLL_I2C_SetDutyCycle(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tDutyCycle);/*設(shè)置信號(hào)占空比(※僅高速模式)@regCCR->DUTY@refLL_I2C_DUTYCYCLE_2//低:高=2LL_I2C_DUTYCYCLE_16_9//低:高=16:9*/uint32_tLL_I2C_GetDutyCycle(I2C_TypeDef*I2Cx);/*獲取信號(hào)占空比(僅高速模式);@regCCR->DUTY*/voidLL_I2C_SetRiseTime(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tRiseTime);/*設(shè)置主模式下SCL的最大上升時(shí)間。@regTRISE->TRISE[5:0]@note默認(rèn)值0x02計(jì)算方法請(qǐng)?jiān)敿?xì)參看MANUAL*/uint32_tLL_I2C_GetRiseTime(I2C_TypeDef*I2Cx);/*獲取主模式下SCL的最大上升時(shí)間。@retval=TRISE[5:0]*/時(shí)鐘配置整合函數(shù)(優(yōu)先使用):voidLL_I2C_ConfigSpeed(I2C_TypeDefI2Cx,uint32_tPeriphClock,uint32_tClockSpeed,

uint32_tDutyCycle);/

配置輸入時(shí)鐘、時(shí)鐘周期、占空比(高速模式下)

*/8.SMbus部分暫不補(bǔ)充9.關(guān)鍵控制①ACK控制(接收時(shí))voidLL_I2C_AcknowledgeNextData(I2C_TypeDefI2Cx,uint32_tTypeAcknowledge);/

配置應(yīng)答使能(是否接收到一個(gè)數(shù)據(jù)(地址或數(shù)據(jù))后返回一個(gè)應(yīng)答)

@regCR1->ACK

@refLL_I2C_ACK//返回應(yīng)答

LL_I2C_NACK//不返回應(yīng)答

*/②生成起始條件與終止條件voidLL_I2C_GenerateStartCondition(I2C_TypeDefI2Cx);/

生成起始條件(S)，可與SB配合檢測(cè)起始條件的生成狀況

@regCR1->START

@note起始條件發(fā)送后START位自動(dòng)清除

*/

voidLL_I2C_GenerateStopCondition(I2C_TypeDefI2Cx);/

發(fā)送終止條件(P)

@regCR1->STOP

@note終止條