STM32 HAL库 STM32CubeMX -- I2C（IIC）

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一、I2C 协议简介

I2C 通讯协议(Inter － Integrated Circuit) 也就是IIC；

由Phiilps 公司开发的，它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备。

I2C协议分为物理层和协议层。

物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。

协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。

简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，协议层则规定我们用中文还是英文来交流。

I2C 物理层

I2C的物理层有如下特点：

(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个I2C 通讯总线中，可连接多个I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。

(2) 一个I2C 总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线(SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。

(3) 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。

(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。

(5) 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。

(6) 具有三种传输模式：标准模式传输速率为100kbit/s ，快速模式为400kbit/s ，高速模式下可达3.4Mbit/s， 但目前大多I2C 设备尚不支持高速模式。

(7) 连接到相同总线的IC 数量受到总线的最大电容400pF 限制。

I2C协议层

I2C 的协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。

主机写数据到从机（写数据）

广播完地址，接收到应答信号后，主机开始正式向从机传输数据(DATA)，数据包的大小为8 位，主机每发送完一个字节数据；

要等待从机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以向从机传输N 个数据，这个N 没有大小限制；

当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号§，表示不再传输数据；

主机由从机中读数据（读数据）

广播完地址，接收到应答信号后，从机开始向主机返回数据(DATA)，数据包大小也为8 位，从机每发送完一个数据；

等待主机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以返回N 个数据，这个N 也没有大小限制；

当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NACK)，则从机自动停止数据传输。

通讯复合格式（读和写数据）

I2C 通讯常用的是复合格式；

该传输过程有两次起始信号(S)。一般在第一次传输中，主机通过SLAVE_ADDRESS 寻找到从设备后，发送一段“数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址(注意区分它与SLAVE_ADDRESS 的区别)；

在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。

通讯的起始和停止信号

当SCL 线是高电平时SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。
当SCL 是高电平时SDA 线由低