I2C：全稱為Inter-Integrated Circuit（內(nèi)部集成電路），是一種串行通訊總線，常用于嵌入式電子產(chǎn)品中。

I2C是飛利浦公司在1980年為了讓各種低速設(shè)備（飛利浦芯片）連接起來而研發(fā)的一種通信總線。目前，I2C依然是最常見的通信總線之一，現(xiàn)在絕大部分MCU都內(nèi)部集成了I2C控制器，STM32也不例外，至少有一個(gè)I2C控制器，有的型號(hào)甚至多達(dá)6個(gè)。

1

STM32 I2C基礎(chǔ)內(nèi)容

I2C總線協(xié)議有多個(gè)版本，有的STM32遵循的是第2版本，有的是第3版本。所以，不同型號(hào)的 STM32 中I2C 可能存在一些差異，但基本功能相似。

1. 主從模式特性

主模式特性：

時(shí)鐘生成

起始位和停止位生成

從模式特性：

可編程 I2C地址檢測(cè)

雙尋址模式，可對(duì) 2 個(gè)從地址應(yīng)答

停止位檢測(cè)

2. 通信速度標(biāo)準(zhǔn)速度：高達(dá) 100 kHz快速速度：高達(dá) 400 kHz超快速度：高達(dá) 1 MHz（第3版）

3.尋址模式

7 位尋址模式

10 位雙尋址模式

廣播呼叫地址

4.收發(fā)模式

從發(fā)送器

從接收器

主發(fā)送器

主接收器

這些都是STM32 I2C 的基礎(chǔ)功能，更多內(nèi)容請(qǐng)查閱芯片對(duì)應(yīng)的參考手冊(cè)。

2

I2C 總線協(xié)議

I2C總線就兩根線：SCL時(shí)鐘信號(hào)，SDA數(shù)據(jù)信號(hào)。其中SCL由主機(jī)產(chǎn)生，SDA由主機(jī)或者從機(jī)產(chǎn)生。

I2C是同步串行通信，同一時(shí)間SDA只能由一個(gè)設(shè)備發(fā)送信號(hào)，也就是說它屬于半雙工通信。

I2C 總線協(xié)議可參考總線（SDA和SCL）的時(shí)序進(jìn)行理解：

通常包含：起始位、數(shù)據(jù)/地址、ACK、結(jié)束位。

1. 開始和停止在時(shí)鐘線保持高的情況下，SDA數(shù)據(jù)線由高 -》 低：為總線開始條件；在時(shí)鐘線保持高的情況下，SDA數(shù)據(jù)線由低 -》 高：為總線結(jié)束條件；

2. 地址I2C地址分7位和10位。

7位地址：

10位地址：

3. 應(yīng)答（ACK）應(yīng)答（ACK）和非應(yīng)答（NACK）發(fā)生在每個(gè)字節(jié)之后，是由接收方向發(fā)送方發(fā)出確認(rèn)信號(hào)，表明數(shù)據(jù)已成功接收，并且可以繼續(xù)發(fā)送下一字節(jié)數(shù)據(jù)。

I2C 總線協(xié)議更多內(nèi)容可參看：https://zh.wikipedia.org/wiki/I2Chttps://www.nxp.com/docs/en/user-guide/UM10204.pdf

3

STM32 I2C常見問題

I2C 總線通信，通常不會(huì)像CAN、USB這類總線添加一些復(fù)雜的（軟件）通信協(xié)議。I2C 雖然硬件和協(xié)議簡單，但在實(shí)際應(yīng)用中還是經(jīng)常出現(xiàn)各種問題。下面就來分析一下常見的問題。

問題一：IO模式不對(duì)

有些工程師對(duì)用于I2C 總線的GPIO不了解，寫驅(qū)動(dòng)代碼時(shí)把總線（SDA、SCL）配置成推挽輸出模式，導(dǎo)致應(yīng)用上的異常。

I2C 總線是一種特殊的總線，因?yàn)槎嗥骷韫灿每偩€，加上數(shù)據(jù)線需支持雙向通信。SDA要求開漏輸出模式。由于開漏無法直接輸出“高”時(shí)，需外加上拉電阻配合。

解決辦法：STM32的IO有8種應(yīng)用模式，如果你通過軟件模擬I2C，并將SDA配置為開漏輸出模式，配合上拉電阻。這往往適用于主模式器件。如果使用硬件I2C，則需要配置成開漏復(fù)用功能。建議使用STM32CubeMX工具配置底層初始化代碼。

問題二：總線電壓不匹配

I2C 總線電壓通常為3.3V或5V。有的I2C C總線上掛的設(shè)備比較多，有可能存在特殊電壓，比如2.5V，或者3.3V不兼容5V，就容易引起信號(hào)辨識(shí)錯(cuò)誤導(dǎo)致總線通信失敗的情況。

解決辦法：如果存在電壓不匹配的情況，需要從硬件方面來解決，比如：通過專業(yè)轉(zhuǎn)換模塊。

問題三：軟件檢測(cè)死機(jī)

I2C 總線一般通過ACK信號(hào)來判斷總線的情況，STM32實(shí)現(xiàn)I2C 收發(fā)、檢測(cè)等操作是由內(nèi)部控制器自動(dòng)完成。

然而由于一些外部因素，比如干擾信號(hào)、電壓不匹配等，容易引起總線上的信號(hào)不正常，從而導(dǎo)致檢測(cè)失敗，通信失敗。

解決辦法：解決這種因異常引起的死機(jī)，除了從硬件方面做調(diào)整外，也可以從軟件入手，常見的做法是添加超時(shí)處理機(jī)制，不要讓程序一直死等檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)。

比方當(dāng)發(fā)送超時(shí)情形時(shí)，可以嘗試復(fù)位STM32 I2C外設(shè)或相關(guān)設(shè)備。

復(fù)盤一下▼I2C 基礎(chǔ)內(nèi)容：主從模式特性、通信速度、尋址模式、收發(fā)模式；▼I2C 總線協(xié)議：起始位、數(shù)據(jù)/地址、ACK、結(jié)束位；▼I2C 常見問題：IO模式不對(duì)、總線電壓不匹配、軟件檢測(cè)死機(jī)

------------ END ------------

責(zé)任編輯：lq