【裸机开发】I2C 通信接口（三）—— I2C 底层驱动接口实现

I2C总线通信：初始化与数据读写实现

最新推荐文章于 2025-08-30 23:35:06 发布

原创

最新推荐文章于 2025-08-30 23:35:06 发布 · 1.9k 阅读

9 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#嵌入式硬件 #c++

该文详细介绍了I2C总线的初始化步骤，包括设置时钟源和分频，以及如何产生开始、重复开始和停止信号。接着，文中阐述了在阻塞模式下向总线发送和从总线读取数据的实现方法，涉及中断处理和错误检测。最后，提供了一个统一的数据传输接口，该接口支持读写操作并涵盖了整个通信流程。

一、I2C 初始化

初始化步骤如下：

时钟源配置。PERCLK_CLK_ROOT 的时钟源是 66MHz
关闭 I2C。在配置 I2C 相关寄存器时，我们需要先将 I2C 关闭
分频。分频的目的是控制 I2C 的传输速率（如果要控制 I2C 的速率为 100K，可以640 分频）
开启 I2C。

/* i2c 初始化 */
void i2c_init()
{
    // 时钟源的初始化放到了时钟初始化（CCM_init）

    // 关闭I2C
    I2C1_I2CR &= ~(1 << 7);
    // 设置分频值(分频值为 640)
    I2C1_IFDR = 0x15;
    // 打开I2C
    I2C1_I2CR |= (1 << 7);
}

二、产生开始 / 停止信号

1、开始信号

当总线空闲时，总线上的设备可以发送开始信号来占用总线。如果存在多个设备同时占用总线，此时就会发生冲裁。

判断总线是否空闲
设为主机模式，设为发送模式
发送要通信的设备地址和通信方向

/* 产生开始信号 */
i2c_status_t i2c_master_start(unsigned char address, i2c_direction direction)
{
    /* 总线是否被占用 */
    if (is_bus_busy())
    {
        return Status_I2C_Busy;
    }

    /* 
     * 发送开始信号
     * bit 5: 1 主机
     * bit 4: 1 发送
     */
    I2C1_I2CR |= ((1 << 4) | (1 << 5));

    /* 发送通信地址和通信方向 */
    I2C1_I2DR = (((unsigned int)address << 1) | (direction == I2C_Read ? 1 : 0));

    return Status_I2C_Success;
}

2、重复开始信号

当某个设备在通信时，可能会需要临时改变通信方向，此时就可以发送一个重复开始信号来改变通信方向。发送重复开始信号要求总线空闲，且当前设备是主机，只要有一者不满足，就会发送失败

判断主机是否空闲，且当前设备是否为主机模式
发送一个重复开始信号
发送通信地址和通信方向

/* 重复产生开始信号（可能是修改通信方向、通信设备的地址） */
i2c_status_t i2c_master_repeated_start(unsigned char address, i2c_direction direction)
{
    /* 
     * 总线是否被占用
     *  - 如果是其他设备占用总线，直接返回
     *  - 如果是当前设备占用总线，发送一个重复的开始信号
     */
    if (is_bus_busy() && is_master() == 0)
    {
        return Status_I2C_Busy;
    }

    /* 产生一个重复开始信号 */
    I2C1_I2CR |= ((1 << 2) | (1 << 4));

    /* 发送通信地址和通信方向 */
    I2C1_I2DR = (((unsigned int)address << 1U) | (direction & 0x01));

    return Status_I2C_Success;
}