STM32——IIC（I2C）通信详解

通过本文的介绍，我们了解了 I2C 协议的基本原理、STM32 的 I2C 硬件连接和软件实现。利用 STM32 的 I2C 接口，我们可以方便地与各种 I2C 从设备进行通信。在实际应用中，需要根据具体的需求和从设备的特性进行适当的调整和优化，以确保通信的稳定性和可靠性。

duierrorshuobu

3239人浏览 · 2025-03-28 02:24:21

duierrorshuobu · 2025-03-28 02:24:21 发布

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一、引言

在嵌入式系统开发中，设备之间的通信至关重要。I2C（Inter - Integrated Circuit），也称为 IIC，是一种广泛应用的串行通信协议，由飞利浦公司开发。它具有接口线少、控制简单、通信速率较高等优点，被大量应用于各种设备之间的数据传输。STM32 系列微控制器内置了 I2C 接口，能够方便地实现与其他 I2C 设备的通信。本文将详细介绍 STM32 的 I2C 通信原理、硬件连接和软件实现，并给出相应的代码示例。

二、I2C 协议原理

2.1 基本概念

I2C 总线由两根线组成：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。所有连接到 I2C 总线上的设备都通过这两根线进行通信。每个设备都有一个唯一的 7 位或 10 位地址，主设备通过地址来选择与之通信的从设备。

2.2 通信过程

起始条件：当 SCL 为高电平时，SDA 由高电平变为低电平，标志着一次通信的开始。
地址帧：主设备发送从设备的地址，同时包含读写位（0 表示写，1 表示读）。
应答位：从设备接收到地址后，在第 9 个时钟周期拉低 SDA 表示应答。
数据传输：主设备和从设备之间进行数据的读写操作，每个字节传输后都有一个应答位。
停止条件：当 SCL 为高电平时，SDA 由低电平变为高电平，标志着一次通信的结束。

三、STM32 的 I2C 硬件连接

3.1 引脚选择

不同型号的 STM32 微控制器的 I2C 引脚位置可能不同。以 STM32F103 为例，I2C1 的 SCL 引脚为 PB6，SDA 引脚为 PB7；I2C2 的 SCL 引脚为 PB10，SDA 引脚为 PB11。

3.2 上拉电阻

SDA 和 SCL 线需要外接上拉电阻，一般取值为 4.7KΩ - 10KΩ，以确保在空闲状态下两根线为高电平。

3.3 硬件连接示例

假设我们要将 STM32 与一个 I2C 从设备（如 EEPROM）连接，只需将 STM32 的 SDA 和 SCL 引脚分别连接到从设备的 SDA 和 SCL 引脚，并接上拉电阻到 VCC。

四、STM32 的 I2C 软件实现

4.1 初始化 I2C 接口

以下是使用 STM32 HAL 库初始化 I2C1 接口的代码：

#include "stm32f1xx_hal.h"

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

void MX_I2C1_Init(void)
{
  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
  hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef* i2cHandle)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(i2cHandle->Instance==I2C1)
  {
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    /**I2C1 GPIO Configuration
    PB6     ------> I2C1_SCL
    PB7     ------> I2C1_SDA
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();
  }
}

4.2 向从设备写入数据

#define SLAVE_ADDRESS 0xA0

void I2C_WriteData(uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
  if (HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, SLAVE_ADDRESS, pData, Size, 1000) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

4.3 从从设备读取数据

void I2C_ReadData(uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
  if (HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, SLAVE_ADDRESS, pData, Size, 1000) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

4.4 主函数示例

int main(void)
{
  HAL_Init();
  MX_I2C1_Init();

  uint8_t writeData[] = {0x01, 0x02, 0x03};
  uint8_t readData[3];

  // 向从设备写入数据
  I2C_WriteData(writeData, sizeof(writeData));

  // 从从设备读取数据
  I2C_ReadData(readData, sizeof(readData));

  while (1)
  {
    // 主循环
  }
}