上次我们学习了STM32的软件I2C读取MPU6050，这次我们使用I2C硬件外设来学习。
一.硬件接线图
软件I2C的两个引脚可以随意更改，但是硬件不可以。
由于I2C的PA6和PA7被oled占用了，所以只能选择PB10和PB11。
二.代码编写
1.编写准备
先复制一下软件I2C的代码，然后重命名。
因为我们用硬件I2C所以把软件的I2C给移除。
然后移除模块文件。
然后来到MOU6050的模块把没用的都给注释。
然后按照流程图，进行我们的配置。
2.库函数学习
三个代码很熟悉了，恢复缺省状态就是复位I2C，初始化I2C，给I2C结构体初始化参数，然后是启动I2C使能，这些我们都很熟悉。
生成起始条件。
可以看一下函数定义，如果新状态不等于disable，就把CR1寄存器的值置1，否则清零。
调用一下生成终止条件。
转到函数就是可以看到，操纵的是CR1寄存器的STOP位。
这个函数是配置CR1寄存器的ACK这一位
对照手册可以看到，就是应答使能。就是STM32作为主机，在接收到一个字节后，是给从机应答，还是非应答，就取决于ACK这一位，如果ACK为1就是给从机应答，如果ACK为0就是非应答
发送数据函数。
实际上就是把Data这个数据，直接写入到DR寄存器
可以看一下手册。这里写的是当一个字节写入到DR，自动开始传输。如果在上一位传输的过程中，及时把下一个数据，放在DR里等着，这样就能保证连续的数据流。
读取数据函数。
可以看到在接收模式下，接收到的字节被拷贝到DR寄存器中这时就是RXNE=1，接收寄存器非空，那么在接收到下一个数据之前读出数据寄存器，即可实现连续的数据传输。
发送七位地址的专用函数，
可以看到Address这个参数也是通过DR发送的，只不过在发送之前，帮我们设置了Address最低位的读写位。如果direction不是发送，那么就把Address最低位置1，也就是读，否则最低位清0也就是写。
这些是用来描述I2C的状态监控标志位的方案函数。
同时判断一个或多个标志位函数，来确定EV几，EV几的状态是否发生，
高级状态监控。实际上就是把SR1和SR2两个状态寄存器，拼接成16位的数据给你，想怎么处理随便都可以。
基于标志位的状态监控。可以判断某一个标志位是否置一了。
读取标志位，清除标志位，读取中断标志位，清除中断标志位，
3.代码编写
（1）I2C初始化
开启I2C的时钟。
开启GPIO的时钟
初始化一下GPIO，把输出模式改为复用开漏输出，开漏是I2C协议的要求，复用是GPIO的控制权要交给硬件外设，我们是硬件I2C所以控制引脚任务肯定得交给外设来做了。如果是之前的软件I2C的话，我们通过软件来控制引脚，就只用把模式改为开漏模式。然后端口改为PIN10和PIN11然后初始化GPIOB。
给结构体起一个新名字，然后引出结构体变量。最后把配置好的参数传给结构体。
配置I2C的模式。
第一个是I2C模式，第二个是SMBus的设备，第三个是SMBus的主机。这里我们选择I2C模式。
时钟速度参数配置。这个参数可以配置SCL的时钟频率，我们给个参数就可以。数值越大传输越快。
转到定义可以看到，这个值最大时400KHz一下的值
看一下PPT。写时钟频率在0~100kHz的话是标准速度，写100~400kHz是快速。
时钟占空比，这个时钟占空比，只有在时钟频率大于100KHz时候，也就是进入到快速模式下才有用。在小于100kHz的标准时钟下，占空比是固定的1：1，也就是为50%。
这里占空比有16：9和2。就是高电平和低电平的时间之比。按理说同步时序，SCL高电平和低电平多少时间应该都没有问题，那么为什么还需要占空比这个参数呢，其实这个占空比是为了快速传输设置的。
这是50kHz的波形上面是SCL下面是SDA。
最前面是起始信号，然后跟着是数据的输出。然后占空比就是1:1高电平低电平各占50%。
100kHz的波形，仍然是标准速度，占空比仍然是1：1。
但是可以看到SCL和SDA下降沿变化的很快，几乎是述职的，但是上升沿确是缓慢的变化上去。这就说明因为我们用的是弱上拉，强下拉模式，所以上拉会缓慢的上去，下拉就会非常快速下来。
101KHz波形。101KHz波形和100KHz差不多，但是101KHz就进入了快速模式，这时I2C会对SCL占空比进行调节，低电平比高电平，由原来的1：1变为了2：1。增大了低电平时间占整个周期的比例。为什莫要增大低电平的比例呢，因为低电平数据变化，高电平数据读取。数据变化需要一定的时间进行翻转波形，尤其是这个数据的上升沿，变化的比较慢。所以在快速传输的状态下，要给低电平多分配一些资源。要不然低电平数据变化来不及，那么高电平数据读取也没用。就像是我们的硬盘一样，读取的速度是大于写入的速度的，所以要想快速传输，需要给低电平的写入多分配一些资源。
这就是标准状态下占空比接近1：1，快速状态下占空比接近2：1的原因。
200KHz的波形，由于时间轴尺度进一步缩小，所以这个缓慢的上升沿更加明显了。所以如果在SCL低电平时间不多给一些SDA变化的时间，都可能来不及数据变化。
极限速度400kHz的波形。
可以看到SCL释放之后还没有完全回弹到高电平，就立马被拉下来了，所以整个SCL波形就变成三角形了。
我们选择占空比为2：1，当然标准模式下，占空比没有用，会被固定在1：1。
应答位配置。这个参数也是配置寄存器的ACK位的。
和这个库函数一样，都是用来确定在接收一个字节后是否给从机应答。
我们给enable接收应答，然后需要更改的化调用库函数就好。
这个是STM32作为从机，可以响应几位的地址。
可以选择十位或者七位。
我们选择7位。
自身地址1，这个也是STM32作为从机使用的。用于指定STM32的自身地址方便别的主机呼叫它。如果上一个参数选择了响应7位地址，下面这里就可以给STM32指定一个自身的7位地址。如果上面的选择十位，这里就选择添加一个10位的地址。
但是还是那句话，我们STM32暂时不需要做从机被别人使唤，所以这个地址可以随便给一个。只要不和总线上其他设备的地址重复就可以了。
给个0x00吧，到这里STM32的I2C的初始化就完成了。
最后我们开启I2C2就可以了。
（2）指定地址写一个字节
我们对照着主机发送的序列图来写程序。
首先是起始条件
就是这个函数
生成起始条件。
对应着软件I2C的START，但是软件I2C这些函数，内部都是有delay的。是一种阻塞式的流程，也就是函数运行完成之后，对应的波形也肯定发送完毕了。所以上一个函数运行完成之后，就可以紧跟下一个函数了。
但是这个函数，包括后面的硬件I2C函数，都不是阻塞式的。这些硬件I2C函数，只管给寄存器的位置1。或者只在DR写入数据，就结束，退出函数。对于波形是否发送完毕，他是不管的。所以对于这种非阻塞式的函数，我们都需要在函数结束之后，等待相应的标志位。来确保这个函数的操作执行到位了。
当起始条件的波形确实发出来，会产生EV5事件。所以我们要等待EV5事件到来。
检查标志位
第二个参数指定检查什么事件，可以在这里面选择。
选择EV5参数，库函数还给EV5事件起来一个新名字，叫主机模式选择，因为STM32默认为从机，发送起始条件后变为主机，所以EV5事件也可以叫做，主机模式已选择的事件。
复制EV5事件进行选择。
看一下返回值，SUCCESS表示最后一次事件等于我们指定的事件。也就是指定事件发生了。或者ERROR指定事件没有发生。
如果不成功就一直等待。
发送从机地址 就是向DR寄存器写入一个值，我们用这个函数。
第一个参数I2C2，第二个参数从机地址，我们直接复制宏定义的从机地址。第三个参数是方向，也就是从机地址最低位，读写位
如果选择TRANSMITTRr是发送，他就会给你地址最低位清0。如果选择RECEIVE接收，就会给你的最低位置1。
选择发送。然后接收应答，这里不需要一个库函数来操作，在这个库函数中，发送数据都自带接收应答的过程。同样接收数据也自带了发送应答的过程。如果发送错误，硬件会通过中断和置标志位来提醒我们。所以发送地址之后，应答位就不需要处理了。我们直接等待事件。
可以看到当地址发送接收应答之后，会产生一个EV6事件。
但是这里有2个EV6事件，我们看一下啊。通过名字可以看出，第一个是发送位置已选择，第二个是接收位置已选择。目前我们是主机发送的时序，所以要复制上面一个。
替换一下。
这里EV6事件结束之后有一个EV8_1事件，是告诉你该写入DR发送数据了。我们并不需要等待这个EV8_1事件。
在库函数里可以看一下，这里也是没有EV8_1事件的参数，所以这时我们直接写入DR寄存器。
复制，然后发送数据。
这个就是这个字节会存在MPU6050的当前地址指针里，用于指定读写哪个寄存器
之歌时刻我们写入了DR，DR立刻转移到移位寄存器进行发送，此时波形产生。我们写入DR后需要等待的是EV8事件。可以看出EV8事件出现的非常快，基本是不用等的。因为有两级缓存。第一个数据写入DR会立刻被转移到移位寄存器。这时不用等第一个数据发完，第二个数据就可以写入到数据寄存器等着了，那么在程序中，我们写完呢DR之后，还是要理性检查一下EV8事件的。
复制一下EV8事件。
例行检查EV8。他的名字是字节正在发送。
如果等到了EV8事件可以发送下一个数据，发送第三个字节 就是指定要写入的寄存器地址下的数据了。
等待事件，因为我们的Data是最后一个字节 发送完了就需要停止了
当我们有连续的数据需要发送时，在发送过程中我们需要等待的时EV8事件，而当我们发送完最后一个字节时需要等待的就是EV8_2事件了。什么时候会产生EV8_2事件呢
就是BTF标志位为1。也就是移位完成了并且没有新的数据可以发送的时候。置BTF，也就是EV8_2事件。
所以在这个时序的最后我们需要等待硬件把两级缓存，所有数据清空。才能产生终止条件。
找到EV8_2事件。他的名字是字节已经发送完成。
最后总结：在发送过程中我们需要等待的时EV8事件，而当我们发送完最后一个字节时需要等待的就是EV8_2事件了
发送完成后就可以终止了。
这样我们就用硬件I2C代码，替换掉了软件I2C代码，着两种方式产生的波形是一样的。完成的任务也是一样的。不过可以看出两者代码上的区别还很很大的。但是只要我们把I2C协议理解了，硬件外设也研究清除了，这些操作其实还是不难的。
（3）指定地址读一个字节
那么我们来写一下指定地址读寄存器函数
上面这里复合格式的前一部分和上面是一样的
所以我们复制一下。在指定地址之后要生成重复起始条件。
这里可以看一下，是用mitting还是mitted呢，如果用mitting的化那实际这个事件发生时RegADDRESS的波形还没有发送完成，这时直接产生重复起始条件的化，会不会把这个数据截断呢，答案是不会的。当我们调用起始条件之后，如果当前还有字节正在移位，那这个起始条件就会延迟，等待当前字节发送完毕后，才能产生。所以上面这里是用mitting还是mitted呢都没有问题。如果用mitting那下面重复起始条件之后将会等待，如果是mitted就是在上面等待。
等波形全部发送完成再产生新的起始条件。
按照设计要求来，我们上面用MITTED。
接下来我们参考主机接收的序列图。
在这里起始条件之后，需要等待EV5事件。
所以复制这一条就可以。
第三个参数改为读取。再指定了Receiver这个参数之后，函数内部就自动把这个地址最低位置1，就不需要我们手动 | 0x01了。然后再寻址之后我们也是等待EV6事件。
复制一下。但是主机接收的EV6并不是主机发送的EV6，所我们转到定义
可以看到有两个EV6一个是主机发送EV6事件一个主机接收EV6事件。所以我们要用下面这个RECEIVER这个参数。
完成编写。
进入到主机接收的模式之后，就可以接受从机发送的数据波形了
看一下序列图，再接收一个数据时，会触发EV6_1事件。
这个事件没有标志位，也不需要我们等待。只适用于接受一个字节的情况。正好我们是指定地址读一个字节。所以EV6之后恰好是清除响应和停止条件的产生。
也就是告诉我们要把应答位ACK置0，同时把停止条件生成位SYOP置1。那你可能会问，这时不应该是接受数据吗，数据都没有收到就要产生停止条件吗。答案确实如此，这里规定在接受最后一个字节之前，就要提前把ACK置0，同时设置停止位STOP。因为我们是接收一个字节。所以再进入接受模式之后就要立刻ACK置0，同时设置停止位STOP。
为什么这样设计呢，我们看一下序列图
这里如果你不提前再数据还没有收到的时候给ACK置0。
那么等到了这里数据已经收到了，你再说要置0，要给非应答。这时就晚了，数据收到之前应答位就已经发送出去了，时序不等人。硬件在ACK时钟周期开始时会立即使用预设的ACK状态。当从设备（如MPU6050）收到ACK=1时，它会预先准备好下一个数据字节，所以我们需要再最后一个字节提起发送非应答，因为传送数据会在DR数据寄存器放入移位数据寄存器的时候，另一个数据会准备再数据寄存器里面。即使我们提前设置了ACK=0，硬件也不会立即执行，而是执行完当前的逻辑，在进行ACK=0。
同时这里也建议我们提前设置STOP终止条件。这个终止条件也不会截断当前字节他会等当前字节接收完成后，再产生终止条件的波形。
总结一下就是，如果你是读取多个字节，那么直接等待EV7事件，读取DR就能收到数据了，这样依次接受，在接受最后一个字节之前就是EV7_1事件需要提取把ACK置0，STOP置1。
如果你是读取一个字节，那么在EV6事件之后，就要立刻ACK置0，STOP置1。要不然设置晚了，时序上会多出一个字节。
因为我们只需要读取一个字节，所以在EV6事件之后，就要把ACK置0
复制函数。
ACK置0。
给一个停止位。
这些做完之后我们再等待EV7事件，EV7事件就是接收一个字节后会产生。
然后是EV7事件。
等待EV7产生。产生EV7后一个字节数据就已经再DR里面了。
我们复制读取DR寄存器函数。
他的返回值就是DR数据寄存器的值，我们存起来。
最后把ACK置1，不要影响我们其他的数据，我们的想法是默认状态下，ACK就是1，给从机应答再收最后一个字节之前，把ACK临时变为0，告诉从机非应答。所以再接收函数的最后在恢复默认的ACK=1，这个流程是为了方便指定地址收多个字节的。
虽然我们程序中自始至终，都是只有收一个字节的，我们没有给过应答，但是形式还要写一下的，方便我们后续改代码。因为默认ACK=1，是为了方便收多个字符的。
这样整个代码由软件I2C到硬件I2C的转变就完成了。
（4）测试一下
编译一下0错误0警告。
下载一下，发现没有问题，ID和各轴数据显示完整。
（6）解决死循环问题
可以看到程序中，存在了大量的死循环等待，这种死循环是非常危险的，一旦有一个事件一直没有产生，就会让整个程序卡死。所以这种死循环等待，我们可以加一个超时退出机制。
定义变量给一个较大的数。
然后重写while语句，完成一个超时退出的机制。
也可以封装一下。
把形参传过来，变为一个通用的等待函数。
这样封装之后把所有的checkevent都变为waitevent就可以了。
直接修改函数，让他们再函数内部进行比较。
所有的while都可以替换为我们新写的函数。这样看着代码比较整洁清晰。
编译一下0错误。下载测试
发现程序现象也是没有问题的。
如果再项目中，这个超时退出的时刻就不能是break了。这里还要做一些相应的错误处理。比如说打印错误日志，或者进行系统复位。如果项目涉及危险的机械结构，是不是就要进行紧急停止的操作等等。
这样代码才会更加健全，更加安全。