I2C模块简介

IO引脚的初始化

I2C的IO引脚配置为什么是复用输出开漏模式？
通用：由CPU直接控制寄存器写0/1，高低电平的翻转
复用：不由CPU直接控制，将控制权交给片上外设。
此处，引脚交给片上硬件I2C外设控制，自动输出标准时序，不需要CPU手动翻转SCL/SDA、加延时，减轻CPU负担，速度更稳定。

1.如果整个过程所有动作全靠 CPU：
CPU 手动改写寄存器翻转 SCL、SDA 高低电平；
每次电平切换都要调用延时函数，CPU 原地等待，不能做别的事；
发 8 个 bit、起始、停止、ACK 都要几十次 IO 操作 + 延时；
CPU 一旦被中断、跑别的任务，延时不准，时序乱掉，传感器读不出数据。
所以，如果使用CPU去控制，CPU 全程包办每一步时序，占用大量运算资源，时序不稳定。

2.使用片上外设硬件I2C自动依次执行：
自动拉 SCL/SDA 产生起始信号；
自动按标准时序移位输出 8 位数据，自动控制 SCL 高低切换；
自动释放 SDA，采样读取从机的 ACK 应答；
全部字节发完后，自动生成停止信号；
发送结束后只给 CPU 一个完成中断 / 标志位通知。
整个过程 CPU 不用写任何翻转引脚代码、不用加任何延时，CPU 写完数据寄存器就能去运行其他程序，不用原地等待。

I2C总线硬件标准规定：SDA、SCL全部为逻辑线与结构，所有设备引脚只能拉低总线，不能主动拉高。
此处我们对比一下推挽输出与开漏输出：
推挽输出(PP)：引脚既可以输出高电平，也可以输出低电平。
如果一个设备输出高电平，另一个设备输出低电平拉低总线，也就是一端强制 VCC、一端强制 GND → 电源对地直通短路，烧毁 IO。
开漏输出(OD):内部MOS管只能把引脚拉到GND，无法主动输出高电平。
总线的高电平完全靠上拉电阻实现，多设备并联时，任意设备拉低SDA/SCL，总线就变低；全部释放也就是设备的SDA/SCL引脚与总线断开连接，则由上拉电阻拉至高电平，完美实现逻辑线与，不会发生短路。
此外，还因为：
因为SDA线是双向的，既发数据，也读数据。开漏写 1 = 让出总线，可读外部信号。而推挽引脚置 1 是强制强拉高，根本读不了别人的信号。
多主机同时通信时，开漏的线与特性可以自动识别总线冲突，推挽会直接短路损坏芯片。

//#1.初始化IO引脚
//默认IO引脚 PB6,PB7
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_OD;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

如果进行重映射：

//对I2C1进行重映射
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_I2C1,ENABLE);
//初始化PB8,PB9
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_OD;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

连接电路

我们的OLED模块是通过I2C与单片机建立通信的。

I2C的速度模式

I2C的波特率定义与串口的一样，每个时钟周期传输一个比特位。波特率越大，传输速度越大。

我们使用的这款单片机仅支持Sm和Fm两种模式。

时钟信号的占空比

SCL 为时钟信号线，通过周期性高低电平切换输出时钟信号（图中高低变换的电压），决定总线通信传输速率；SDA 为数据线，负责收发通信数据。
占空比定义：一个完整时钟周期内，高电平持续时间占总周期时长的比值。
该单片机 I2C 外设提供2种时钟高低电平时序配比（低电平时长：高电平时长）可选：2:1、16:9。
配比 2:1：单时钟周期内，低电平时长占 2 份，高电平时长占 1 份；
配比 16:9：单时钟周期内，低电平时长占 16 份，高电平时长占 9 份。

I2C模块的初始化

//#2.初始化I2C1模块
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//开启I2C1的时钟
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//施加复位信号
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,DISABLE);//释放复位信号
	
I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct={0};
2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed=400000;
I2C_InitStruct.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;
I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_2;
I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStruct);

I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);//闭合I2C1总开关，使能I2C1模块

施加复位和释放复位的原因：
外设上电可能残留异常状态，先复位再释放，能把 I2C 恢复初始干净状态，避免通信出错。

完整代码：

#include "stm32f10x.h"
void My_I2C_Init(void);

int main(void)
{
	My_I2C_Init();
	while(1)
	{
	}
}
void My_I2C_Init(void)
{
//#1.初始化IO引脚

//默认IO引脚 PB6,PB7
//	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
//	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
//	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
//	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_OD;
//	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;
//	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
	
//对I2C1进行重映射
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_I2C1,ENABLE);
	
//初始化PB8,PB9
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct={0};
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_OD;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
	
//#2.初始化I2C1模块
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//开启I2C1的时钟
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//施加复位信号
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,DISABLE);//释放复位信号
	
I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct={0};
I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed=400000;
I2C_InitStruct.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;
I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_2;
I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStruct);
	
I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);//闭合I2C1总开关，使能I2C1模块
}