STM32使用I2C

STM32使用I2C

1.I2C通讯概述：

I2C(Inter-Integrated Circuit)和和SPI一样，都是实现主控芯片和外挂芯片之间的数据交流。

通信线

• SCL（Serial Clock）：串行时钟线。
• SDA（Serial Data）：串行数据线。

特性

• 同步：I2C总线是同步通信。
• 半双工 ：数据可以在两个方向传输，但不能同时进行。

数据应答：I2C总线支持数据应答机制。

支持多设备

• 一主多从：一个主设备可以连接多个从设备。
• 多主多从：多个主设备可以连接多个从设备。

起始条件 ：在SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平，表示通信的开始。

终止条件 ：在SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平，表示通信的结束。

时序单元 ：每个时序单元从SCL的低电平开始，并以低电平结束。

从设备限制 ：从设备不允许产生起始和终止条件。

2.硬件电路

3. I2C时序基本单元

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平

终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节

接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）

主机发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答。

应答机制

在I2C通信中，主机发送一个数据后会立即接收一个位作为应答位，用来判断从机是否正确接收到数据。

从机地址

1. 发送从机地址 ：
   1. 主机在起始条件之后，先发送一个字节（从机地址）。
   2. 所有从机会接收该字节，并与自己的地址进行比较。
   3. 如果地址匹配，相应的从机会响应主机的读写操作。
2. 唯一地址 ：
   1. 同一条I2C总线上的每个设备地址必须唯一，以防止主机发送一个地址时有多个设备响应。

I2C地址类型

7位地址：常用的I2C地址格式。

10位地址：用于一些特殊情况下的I2C地址格式。

设备地址分配

• 每个I2C设备在出厂时由厂商分配一个7位地址。例如，MPU6050的地址是1101 000。
• 不同型号的设备地址不同，相同型号的设备地址相同。

地址可变部分

对于挂在同一条总线上的相同型号设备，可以利用设备地址的可变部分来区分。

MPU6050：

地址的最后一位由板上的AD0引脚确定。

AD0引脚接低电平，地址为1101 000。

AD0引脚接高电平，地址为1101 001。

通过这种方式，可以在同一条I2C总线上挂载多个相同型号的设备，并通过改变引脚电平来分配不同的地址，避免地址冲突。

4. I2C时序

（重要）

示例

对于从机地址为1101000的设备，在其内部0x19地址的寄存器中写入0xAA这个数据，数据帧的过程如下：

1.起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平拉低。

2.发送从机地址和读写位（1101000+0）。

3.接收从机应答位。

4.发送寄存器地址（0x19）。

5.接收从机应答位。

6.发送数据值（0xAA）。

7.接收从机应答位。

8.停止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平释放至高电平。

通过这些步骤，主机可以可靠地在从机的指定寄存器地址中写入数据。

5.外设

硬件资源

• I2C外设：STM32内部集成的I2C外设，通过通信协议在时序上，驱动根据协议的规范去翻转通信引脚的高低电平。
• I2C控制器：STM32的I2C外设包括I2C1和I2C2控制器，能够自动进行时钟生成、起始条件生成、应答位发送和接收，减轻了CPU负担。

特性

多主机模式：支持多个主机设备，可变多主机模式。

地址模式：支持7位和10位地址模式。

通信速度：支持不同的通信速率，标准模式最高100kHz，快速模式最高400kHz。

DMA支持：支持DMA，在多字节传输时提高传输效率。

兼容SMBus协议：SMBus协议用于电源管理系统（System Management Bus）。

示例说明

I2C地址转换：

二进制地址1101000转换为十六进制为0x68。

I2C通信时，需要发送7位地址和1位读写位。

从机地址0x68左移1位再加上读写位：

0x68左移1位为11010000（0xD0），加上读写位为0xD1。

读写操作

写操作：从机地址为0xD0。

读操作：从机地址为0xD1。

I2C在STM32中的实现

• STM32F103C8T6集成了I2C1和I2C2两个I2C外设，支持多种功能和特性，适用于各种嵌入式应用。
• 通过配置I2C寄存器，可以实现从机地址设置、通信速度调整、DMA传输等功能，满足不同应用需求。

6. 软件和硬件I2C波形对比

软件I2C实现

波形特点：软件I2C的波形较为不规整，每个时钟周期和空闲时间都不一致。

操作特点：软件I2C时的引脚操作会有一定的延时，因此各个时钟周期的间隔和占空比都不均匀。

硬件I2C实现

波形特点：硬件I2C的波形更加规整，时钟周期和占空比非常一致。

操作特点：每个时钟周期后都有严格的延时，保证每个周期的时间相同。

STM32单片机I2C通信详解_stm32 i2c-CSDN博客

全部摘录自此博客，就是读了多遍，学习一下。

STM32通过I2C软件读写MPU6050_stm32读取mpu6050-CSDN博客

感觉I2C的博客写的很详细

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