【记录贴】STM32 I2C 控制 OLED 卡死？根源在 SR1 与 SR2 的读取操作

问题描述

最近在复用以前STM32F407控制OLED的代码，移植到STM32F103 上，使用硬件 I2C 通信方式。按照常规流程，先发送 OLED 的从机地址，OLED 有正常应答，但当发送第一个控制命令（0xAE）前的控制字节（0x00）时，程序卡在了while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_TXE))这一行，始终等待不到 TXE 标志置位。

更让人疑惑的是，同样的 OLED 模块，用 ESP32 通过 U8G2 库控制时完全正常，说明 OLED 硬件本身没问题，问题大概率出在 STM32 的 I2C 配置或通信逻辑上。

解决过程

尝试解决

一开始，我以为是控制字节发送错误，反复确认后发现发送的是正确的 0x00（命令控制字节），排除了这个可能。

接着怀疑是 I2C 地址错误，用示波器抓取波形，确认从机地址发送正确且 OLED 有应答，这一步也没问题。

然后检查 I2C 初始化配置，时钟频率、ACK 使能等参数都设置正确，GPIO 也配置成了复用开漏输出模式，硬件使用 ESP32说明也没问题。

最后把目光聚焦在 I2C 状态标志的处理上。代码流程大概是这样的：

cpp 复制代码

static void iic1_send_byte(uint8_t addr, uint8_t data)
{
    while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));

    // 起始信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_SB));
	
    // 发送从机地址s
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, 0x78, I2C_Direction_Transmitter);
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_ADDR));

    // 发送模式
    I2C_SendData(I2C1, addr);
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_TXE));
	
    I2C_SendData(I2C1, data); 
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_TXE));

    // 发送停止信号
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}

正确的解决方法

在反复查阅 STM32 参考手册并尝试多种方法后，发现问题出在ADDR标志的清除方式上。STM32 的 I2C 硬件设计规定，ADDR标志必须通过先读取 SR1 寄存器，再读取 SR2 寄存器的方式才能清除。

修改后的代码如下：

cpp 复制代码

static void iic1_send_byte(uint8_t addr, uint8_t data)
{
    while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));

    // 起始信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_SB));
	
    // 发送从机地址s
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, 0x78, I2C_Direction_Transmitter);
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_ADDR));

    //! 清除I2C_FLAG_ADDR标志
    // ----------------------------------------------
    I2C_ReadRegister(I2C1, I2C_Register_SR1);
    I2C_ReadRegister(I2C1, I2C_Register_SR2);
    // ----------------------------------------------
	
    // 发送模式
    I2C_SendData(I2C1, addr);
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_TXE));
	
    I2C_SendData(I2C1, data); 
    while(!I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_TXE));

    // 发送停止信号
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}

增加读取 SR2 寄存器的操作后，程序不再卡死，TXE 标志能正常置位，控制命令也顺利发送给了 OLED，问题终于解决。

思考：为什么不这么做可以

解决问题后，我心中产生了一个疑问：为什么网上很多 STM32 控制 OLED 的教程代码里，都没有显式地同时读取 SR1 和 SR2 寄存器，代码却能正常工作，经过分析，主要有以下几个原因：

1. 使用 HAL 库封装了底层操作

现在很多教程采用 HAL 库进行开发，HAL 库的 I2C 相关函数（如HAL_I2C_Master_Transmit）内部已经封装了ADDR标志的清除逻辑，包括先读 SR1 再读 SR2 的操作。用户在调用这些库函数时，不需要关心底层寄存器的操作，所以教程代码里看不到相关读取操作，但实际上底层已经处理了。

2. 采用软件 I2C 方式

其实在CSDN中大部分教程也是软件I2C，为了简化操作，采用软件模拟 I2C 时序的方式控制 OLED。软件 I2C 通过直接操作 GPIO 引脚来模拟 I2C 通信，不涉及 STM32 的 I2C 硬件外设，自然不需要处理 SR1 和 SR2 寄存器。

3. 不规范代码的偶然工作

极少数情况下，一些不规范的代码（比如只读取 SR1 寄存器，甚至不读取任何寄存器）可能在特定条件下偶然工作。这可能是因为 I2C 总线速率极低，或者使用的 STM32 型号存在硬件特性，使得ADDR标志在未正确清除的情况下，状态机也能进入数据发送阶段。但这种情况很不稳定，换个环境或芯片型号可能就会出现问题。

总的来说，直接操作 STM32 I2C 硬件外设时，严格按照参考手册的要求，通过先读 SR1 再读 SR2 的方式清除ADDR标志，才是规范且可靠的做法。