软件IIC和硬件IIC的引脚配置有什么区别？

STM32的硬件IIC和软件模拟IIC在引脚配置上有根本性的区别。

下面是两者的核心区别对比：

特性	硬件IIC	软件模拟IIC (Software IIC)
引脚要求	必须使用芯片指定的、具有I2C外设功能复用的特定引脚。	几乎任意通用输入输出（GPIO）引脚都可以。
配置模式	将GPIO模式设置为 `GPIO_Mode_AF_OD` （复用开漏输出）。	将GPIO模式设置为 `GPIO_Mode_Out_OD` （通用开漏输出）或使用推挽输出加外部上拉。
初始化内容	需要初始化两个部分： 1. GPIO引脚 2. I2C外设本身（如I2C1）	只需要初始化GPIO引脚。所有时序都由软件代码控制。
内部上拉电阻	通常禁用内部上拉，依赖外部上拉电阻（4.7kΩ），以确保总线兼容性和可靠性。	强烈建议使用外部上拉电阻（4.7kΩ），禁用内部上拉。
灵活性	低。引脚由芯片数据手册（Datasheet）的引脚定义表固定死，不可更改。	极高。可以任意更换到其他GPIO引脚，无需修改硬件电路。
性能	高。由硬件处理，占用CPU资源少，速度稳定且快。	低。由CPU循环模拟，占用大量CPU资源，速度慢且受其他中断影响。
可靠性	高。硬件处理时序精确，抗干扰能力强。	较低。时序由软件延时保证，在复杂中断环境中容易出错。

详细配置代码对比

假设我们使用STM32F103系列芯片，操作I2C1，其硬件I2C引脚通常是PB6(SCL) 和PB7(SDA)。

1. 硬件IIC配置

硬件IIC的配置分为两大步：配置GPIO 和配置I2C外设。

c 复制代码

/* 硬件IIC引脚配置函数 */
void HW_I2C_GPIO_Config(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
    // 配置I2C1 SCL (PB6) 和 SDA (PB7)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    // 关键区别：模式必须设置为 **复用开漏输出**
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 速度建议设置高一些
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

/* 硬件IIC外设模式配置函数 */
void HW_I2C_Mode_Config(void) {
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE); // I2C1时钟位于APB1总线
    
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00; // 作为主设备，此地址可任意，不冲突即可
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 400000; // 400kHz
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
    
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE); // 使能I2C1
}

// 在主函数中，需要调用以上两个函数来完成完整初始化
void main() {
    ...
    HW_I2C_GPIO_Config();
    HW_I2C_Mode_Config();
    ...
}

2. 软件模拟IIC (Software IIC) 配置

软件IIC只需要配置GPIO，非常灵活。这里我们仍然使用PB6和PB7，但你完全可以换成PC0和PC1等其他引脚。

c 复制代码

// 首先进行宏定义，方便后续编程和修改引脚
#define SOFT_I2C_SDA_PORT    GPIOB
#define SOFT_I2C_SDA_PIN     GPIO_Pin_7
#define SOFT_I2C_SCL_PORT    GPIOB
#define SOFT_I2C_SCL_PIN     GPIO_Pin_6

#define SOFT_I2C_SDA_HIGH()  GPIO_SetBits(SOFT_I2C_SDA_PORT, SOFT_I2C_SDA_PIN)
#define SOFT_I2C_SDA_LOW()   GPIO_ResetBits(SOFT_I2C_SDA_PORT, SOFT_I2C_SDA_PIN)
#define SOFT_I2C_SCL_HIGH()  GPIO_SetBits(SOFT_I2C_SCL_PORT, SOFT_I2C_SCL_PIN)
#define SOFT_I2C_SCL_LOW()   GPIO_ResetBits(SOFT_I2C_SCL_PORT, SOFT_I2C_SCL_PIN)
#define SOFT_I2C_SDA_READ()  GPIO_ReadInputDataBit(SOFT_I2C_SDA_PORT, SOFT_I2C_SDA_PIN)

/* 软件IIC GPIO配置函数 */
void SOFT_I2C_GPIO_Config(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
    // 配置SCL引脚为**通用开漏输出**
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SOFT_I2C_SCL_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; // 关键区别：通用开漏输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(SOFT_I2C_SCL_PORT, &GPIO_InitStructure);
    
    // 配置SDA引脚，初始化为开漏输出。在读取时会临时切换为输入模式。
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SOFT_I2C_SDA_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; // 关键区别：通用开漏输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(SOFT_I2C_SDA_PORT, &GPIO_InitStructure);
    
    // 将总线置于空闲状态（高电平）
    SOFT_I2C_SCL_HIGH();
    SOFT_I2C_SDA_HIGH();
}

// 之后，你需要用软件代码模拟I2C的时序，例如：
void SOFT_I2C_Start(void) {
    SOFT_I2C_SDA_HIGH();
    SOFT_I2C_SCL_HIGH();
    Delay_us(5);
    SOFT_I2C_SDA_LOW(); // Start condition: SDA falls while SCL is high
    Delay_us(5);
    SOFT_I2C_SCL_LOW();
}
// ... 还需要实现Stop、SendByte、ReceiveByte等函数

总结与选择建议

场景	推荐方案	理由
高速、高可靠性、多从机通信	硬件IIC	硬件处理效率高，不占用CPU，时序精确稳定。
引脚冲突，硬件IIC引脚被占用	软件IIC	可以灵活更换到其他任意引脚。
学习、调试、快速验证	软件IIC	配置简单，便于理解I2C协议本质，调试时可用逻辑分析仪抓波形。
项目初期，硬件设计未定型	软件IIC	即使后期硬件引脚变更，软件也只需修改宏定义，无需大改。
需要同时使用多个I2C总线	组合使用	STM32通常只有1-2个硬件I2C，可用硬件I2C操作主要设备，软件I2C操作次要设备。

核心记住一点：硬件IIC的引脚是芯片固定的，而软件IIC的引脚是你自己任选的。 硬件IIC需要配置外设模式，软件IIC只需要配置GPIO模式并为它们编写模拟时序的函数。无论是软件IIC抑或是硬件IIC都依赖于外部上拉电阻来确保线兼容性和可靠性，这个电阻通常可以取4.7K。