I2C總線是由NXP（原PHILIPS）公司設(shè)計(jì)，有十分簡潔的物理層定義,其特性如下：

只要求兩條總線線路：一條串行數(shù)據(jù)線SDA，一條串行時(shí)鐘線SCL；

每個(gè)連接到總線的器件都可以通過唯一的地址和一直存在的簡單的主機(jī)/從機(jī)關(guān)系軟件設(shè)定地址，主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)送器或主機(jī)接收器；

它是一個(gè)真正的多主機(jī)總線，如果兩個(gè)或更多主機(jī)同時(shí)初始化，數(shù)據(jù)傳輸可以通過沖突檢測和仲裁防止數(shù)據(jù)被破壞；

串行的8 位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，快速模式下可達(dá)400kbit/s，高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s；

連接到相同總線的IC 數(shù)量只受到總線的最大電容400pF 限制。

其典型的接口連線如下：

I2C的協(xié)議很簡單：

數(shù)據(jù)的有效性

　　在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，SDA線必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定，SDA的高或低電平狀態(tài)只有在SCL 線的時(shí)鐘信號是低電平時(shí)才能改變 。

起始和停止條件

　　SCL 線是高電平時(shí)，SDA 線從高電平向低電平切換，這個(gè)情況表示起始條件；

　　SCL 線是高電平時(shí)，SDA 線由低電平向高電平切換，這個(gè)情況表示停止條件。

字節(jié)格式

　　發(fā)送到SDA 線上的每個(gè)字節(jié)必須為8 位，每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制。每個(gè)字節(jié)后必須處理一個(gè)響應(yīng)位。

應(yīng)答響應(yīng) 　　

數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)，相關(guān)的響應(yīng)時(shí)鐘脈沖由主機(jī)產(chǎn)生。在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間發(fā)送器釋放SDA 線（高）。 　　

在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間，接收器必須將SDA 線拉低，使它在這個(gè)時(shí)鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平。

也就是說主器件發(fā)送完一字節(jié)數(shù)據(jù)后要接收一個(gè)應(yīng)答位（低電平），從器件接收完一個(gè)字節(jié)后要發(fā)送一個(gè)低電平。

尋址方式(7位地址方式)

　　第一個(gè)字節(jié)的頭7 位組成了從機(jī)地址，最低位（LSB）是第8 位，它決定了傳輸?shù)?普通的和帶重復(fù)開始條件的7位地址格式方向。第一個(gè)字節(jié)的最低位是

“0”，表示主機(jī)會寫信息到被選中的從機(jī)；

“1”表示主機(jī)會向從機(jī)讀信息。

當(dāng)發(fā)送了一個(gè)地址后，系統(tǒng)中的每個(gè)器件都在起始條件后將頭7 位與它自己的地址比較，如果一樣，器件會判定它被主機(jī)尋址，至于是從機(jī)接收器還是從機(jī)發(fā)送器，都由R/W 位決定。

仲裁

I2C是所主機(jī)總線，每個(gè)設(shè)備都可以成為主機(jī)，但任一時(shí)刻只能有一個(gè)主機(jī)。

stm32至少有一個(gè)I2C接口，提供多主機(jī)功能，可以實(shí)現(xiàn)所有I2C總線的時(shí)序、協(xié)議、仲裁和定時(shí)功能，支持標(biāo)準(zhǔn)和快速傳輸兩種模式，同時(shí)與SMBus 2.0兼容。

本實(shí)驗(yàn)直接操作寄存器實(shí)現(xiàn)對I2C總線結(jié)構(gòu)的EEPROM AT24c02的寫入和讀取。AT24c02相關(guān)操作詳見單片機(jī)讀取EEPROM(AT24C02)。

庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)使用stm32的兩個(gè)I2C模擬I2C設(shè)備間的數(shù)據(jù)收發(fā)，并通過串口查看數(shù)據(jù)交換情況。

直接操作寄存器

首先需要配置I2C接口的時(shí)鐘,相關(guān)寄存器如下：

I2C_CR2寄存器低五位：

FREQ[5:0]：I2C模塊時(shí)鐘頻率 ，必須設(shè)置正確的輸入時(shí)鐘頻率以產(chǎn)生正確的時(shí)序，允許的范圍在2～36MHz之間：

000000：禁用 000001：禁用 000010：2MHz ... 100100：36MHz 大于100100：禁用。

用于設(shè)置I2C設(shè)備的輸入時(shí)鐘，本例使用的是PLCK1總線上的時(shí)鐘所以為36Mhz;

時(shí)鐘控制寄存器(I2C_CCR)低12位：

CCR[11:0]：快速/標(biāo)準(zhǔn)模式下的時(shí)鐘控制分頻系數(shù)(主模式)，該分頻系數(shù)用于設(shè)置主模式下的SCL時(shí)鐘。

在I2C標(biāo)準(zhǔn)模式或SMBus模式下：

Thigh = CCR ×TPCLK1

Tlow = CCR ×TPCLK1

時(shí)鐘周期為 T = Thigh + Tlow;

例如：在標(biāo)準(zhǔn)模式下，F(xiàn)REQR = 36 即36Mhz,產(chǎn)生200kHz的SCL的頻率

時(shí)鐘控制分頻系數(shù) = Freqr /2/f f 為想得到的頻率

配置好時(shí)鐘，還需要配置本機(jī)地址，I2C支持7位地址和10位地址，這里用的是7位地址：

自身地址寄存器1(I2C_OAR1)[7:1]：接口地址，地址的7~1位。

其他相關(guān)操作參見代碼，有詳細(xì)注釋：（system.h 和stm32f10x_it.h等相關(guān)代碼參照stm32 直接操作寄存器開發(fā)環(huán)境配置）

User/main.c

#include#include"system.h"#include"usart.h"#include"i2c.h"#defineLED1PAout(4)#defineLED2PAout(5)#defineLED3PAout(6)#defineLED4PAout(7)voidGpio_Init(void);intmain(void){Rcc_Init(9);//系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置Usart1_Init(72,9600);Nvic_Init(1,0,I2C1_EV_IRQChannel,4);//設(shè)置搶占優(yōu)先級為1，響應(yīng)優(yōu)先級為0，中斷分組為4Nvic_Init(0,0,I2C1_ER_IRQChannel,4);//設(shè)置I2C錯誤中斷搶占優(yōu)先級為0Gpio_Init();I2c_Init(0x30);//設(shè)置I2C1地址為0x30I2c_Start();while(1);}voidGpio_Init(void){RCC->APB2ENR|=1<<2;//使能PORTA時(shí)鐘RCC->APB2ENR|=1<<3;//使能PORTB時(shí)鐘;GPIOA->CRL&=0x0000FFFF;//PA0~3設(shè)置為浮空輸入，PA4~7設(shè)置為推挽輸出GPIOA->CRL|=0x33334444;GPIOB->CRL&=0x00FFFFFF;//PB6I2C1_SCL,PB7I2C1_SDLGPIOB->CRL|=0xFF000000;//復(fù)用開漏輸出//USART1串口I/O設(shè)置GPIOA->CRH&=0xFFFFF00F;//設(shè)置USART1的Tx(PA.9)為第二功能推挽，50MHz；Rx(PA.10)為浮空輸入GPIOA->CRH|=0x000008B0;}

User/stm32f10x_it.c

#include"stm32f10x_it.h"#include"system.h"#include"stdio.h"#include"i2c.h"#defineLED1PAout(4)#defineLED2PAout(5)#defineLED3PAout(6)#defineLED4PAout(7)#defineADDRS_R0xA1//讀操作地址#defineADDRS_W0xA0//寫操作地址u8go=0;//操作步驟標(biāo)記voidI2C1_EV_IRQHandler(void)//I2C1EventInterrupt{u16clear=0;if(I2C1->SR1&1<<0)//已發(fā)送起始條件,寫數(shù)據(jù)寄存器的操作將清除該位{printf("rnI2C1Start..rn");switch(go){case0:{I2c_Write(ADDRS_W);//寫入從機(jī)地址,寫指令操作地址break;}case1:{I2c_Write(ADDRS_W);//寫入從機(jī)地址,寫指令操作地址break;}case2:{I2c_Write(ADDRS_R);//寫入從機(jī)地址,讀數(shù)據(jù)操作地址break;}}}if(I2C1->SR1&1<<1)//從機(jī)地址已發(fā)送{printf("rnI2C1hassendaddress..rn");clear=I2C1->SR2;//讀取SR2可以清除該位中斷switch(go){case0:{I2c_Write(0x01);//寫入待寫入的EEPROM單元地址break;}case1:{I2c_Write(0x01);//寫入待寫入的EEPROM單元地址break;}case2:{delay(100000);printf("rnRead0x%XfromAt24c02,Address0x01..rn",I2c_Read());I2c_Stop();break;}}}if(I2C1->SR1&1<<2)//字節(jié)發(fā)送結(jié)束發(fā)送地址字節(jié)時(shí)，不觸發(fā)此中斷{//printf("rnI2C1sendbytesuccess..rn");switch(go){case0:{I2c_Write(0x86);//寫入數(shù)據(jù)printf("rnWrite0x%XtoAt24c02,Address0x01..rn",0x86);//I2c_Stop();delay(10000);go=1;I2c_Start();break;}case1:{delay(10000);go=2;I2c_Start();break;}case2:{break;}}}delay(100000);LED3=1;//I2C1->CR2&=~(1<<9);//事件中斷關(guān)閉}voidI2C1_ER_IRQHandler(void)//I2C1ErrorInterrupt{delay(100000);LED4=1;if(I2C1->SR1&1<<10)//應(yīng)答失敗{printf("rnACKERROR..rn");I2C1->SR1&=~(1<<10);//清除中斷}if(I2C1->SR1&1<<14)//超時(shí){printf("rnTimeout..rn");I2C1->SR1&=~(1<<14);//清除中斷}if(I2C1->SR1&1<<11)//過載/欠載{printf("rnOverrun/Underrun..rn");I2C1->SR1&=~(1<<11);//清除中斷}if(I2C1->SR1&1<<9)//仲裁丟失{printf("rnArbitrationlost..rn");I2C1->SR1&=~(1<<9);//清除中斷}if(I2C1->SR1&1<<8)//總線出錯{printf("rnBuserror..rn");I2C1->SR1&=~(1<<8);//清除中斷}}