关于stm32f4xx的片上外设I2C模块用作主模式下BUSY位总是置1的解决方法

本文详细介绍了STM32F4xx系列芯片I2C接口在主模式下遇到BUSY位总是置1的问题。首先概述了IIC模式选择和通讯过程,接着分析了问题原因,提出通过软件复位IIC模块来手动控制BUSY位。文中提供了问题解决方案及参考代码。

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1. 假设

本文假设读者:

  1. 有使用stm32的经验
  2. 有使用stm32库函数编程的经验
  3. 了解IIC通讯协议

本文适合初学者参考

2. stm32f4xx系列的芯片的IIC接口
1. 模式选择

stm32f4xx的IIC模块有四种工作模式,默认的工作模式是从模式,在发送起始位会自动由从模式切换为主模式.
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相关概念如下:

  1. 发送器:发送数据到总线的器件
  2. 接收器:从总线接收数据的器件
  3. 主机:发起/停止数据传输、提供时钟信号的器件
  4. 从机:被主机寻址的器件
  5. 多主机:可以有多个主机试图去控制总线,但是不会破坏数据
  6. 仲裁:当多个主机试图去控制总线时,通过仲裁可以使得只有一个主机获得总线控制权,并且它传输的信息不会被破坏
  7. 同步:多个器件同步时钟信号的过程
2. 通讯过程

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尽管已经假设读者了解iic总线协议,但还是对iic通讯的一些概念做简单介绍.

  1. 开始信号(S):SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,表示起始信号,开始传送数据
  2. 结束信号(P):SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,表示结束信号,结束传送数据
  3. 响应信号(ACK):接收器在接收到8位数据后,在第9个时钟周期,拉低SDA电平。即接收数据的IC在接收到8bit数据后,向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲,表示已收到数据。
  4. I2C总线进行数据传送时,
    4.1 SCL高电平期间,数据稳定(不允许变化),此时用于接收器读数据;
    4.2 SCL低电平期间,数据允许变化,此时用于发送器发(写)数据;

  5. stm32f4xx的IIC模块的通讯时序如下:
    5.1 模块默认工作在从模式, 发送起始位后自动由从模式切换为主模式. 在主模式下,I2C 接口会启动数据传输并生成时钟信号。串行数据传输始终是在出现起始位时开始,在出现停止位时结束。起始位和停止位均在主模式下由软件生成。
    5.2 IIC模块的应答位可以由软件使能或者禁止. 可以软件选择IIC模块的寻址方式( 7 位/10 位双寻址模式和/或广播呼叫地址)
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    5.3 IIC模块作为主发送器发送数据的过程如下(更加详细的说明请参考《stm32f4xx中文参考手册》654页,这里不再赘述)
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    5.4 IIC模块作为主接收器接收数据的过程如下(更加详细的说明请参考《stm32f4xx中文参考手册》655页,这里不再赘述)
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3.“BUSY位总是置1”的问题
1. 问题描述

在STM32F4xx的IIC模块的状态寄存器SR2有一个BUSY位用于指示IIC总线的占用状态。
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然而在实际的应用中,使能了IIC模块的时钟之后,BUSY位就自动置位了,但是我们知道,事实上总线上并无数据在传输. 在主机发送停止位之后,也无法将BUSY位复位.

2. 问题解决

注意当IIC模块处于复位的状态的时候,BUSY位也是复位的. 有两种方法可以将IIC模块复位,一种是直接使用RCC模块的寄存器将IIC模块复位,另一种是方法是将IIC模块控制寄存器CR1中的SWRST置位,使IIC模块处于复位状态. 本文介绍的是第二种方法, 第一种方法也是类似第二种方法,只不过写的寄存器不一样而已.

<think>嗯,用户想了解STM32H7系列的I2C外设特性和与其他系列的区别。首先,我需要回忆一下STM32各个系列的I2C模块特点。记得以前STM32的硬件I2C在F1和F4系列有一些问题,导致很多开发者不得不使用软件模拟。但H7系列可能在这方面有所改进。 首先,要确认H7系列的I2C外设版本。不同系列可能使用不同版本的I2C IP,比如F1用的是较早的版本,而H7可能升级到了更新版。比如,H7的I2C可能支持更高的时钟频率,或者有更先进的功能,比如独立时钟配、更灵活的中断处理等。 接下来,H7系列的主频更高,性能更强,所以I2C的时钟配可能与其他系列不同。比如,H7的I2C时钟源可能来自不同的PLL,或者分频系数有所调整,需要查看参考手册确认。 然后,H7的I2C外设可能增加了新的特性,比如支持数字滤波器,可配的模拟滤波器,或者更高级的DMA功能。这些特性在之前的系列中可能没有或者功能较弱。 另外,H7系列可能改进了时序控制,减少了硬件bug,比如在特定条件下的总线冲突或仲裁丢失问题。过去F1系列的硬件I2C容易卡死,需要软件干预,H7可能在这方面更可靠。 还要考虑从机模式的支持。用户提供的参考引用中提到STM32作为I2C从机的配,H7可能在从机模式下有更好的支持,比如更快的响应速度,或者更多的地址寄存器。 最后,需要比较H7与其他系列如F4、F7、G4等的差异。例如,H7可能引入了速率更高的模式,比如超快模式,或者支持更复杂的通信协议。 总结的话,可能需要从时钟配、IP版本、新增功能、稳定性和性能优化这几个方面来回答。同时要确保信息准确,可能需要查阅H7的技术文档或参考手册,对比其他系列的数据手册,确认具体参数和特性差异。</think>### STM32H7系列I2C外设特性及与其他系列的区别 #### 1. **硬件架构与IP核版本** STM32H7的I2C外设基于更先进的IP核设计,支持**独立时钟域配**,可通过不同PLL来源(如`PLL3_Q`)灵活调整通信速率[^1]。相较之下,F1/F4系列I2C时钟通常直接依赖APB总线时钟,灵活性较低。 #### 2. **通信速率与模式** - **H7系列**: - 支持标准模式100kHz)、快速模式(400kHz)、快速模式+(1MHz)及超快模式(5MHz)[^2]。 - 通过改进的时序控制逻辑,减少了总线冲突概率。 - **F1/F4系列**: - 仅支持标准模式和快速模式(最高400kHz),超快模式需依赖特定型号。 #### 3. **数字滤波器与抗干扰能力** H7的I2C**可配数字滤波器**,支持1~15个时钟周期的噪声过滤,例如: $$ \text{滤波器配寄存器} = \text{0x1F} \quad (\text{对应15周期滤波}) $$ 而F1系列仅提供固定长度的滤波器,F4系列部分型号支持有限的可配性。 #### 4. **从机模式增强** - **多地址支持**:H7允许配**两组从机地址**(710),支持广播呼叫与地址掩码功能。 - **快速响应**:从机硬件自动生成ACK信号,减少中断延迟(F1系列需软件干预)。 #### 5. **DMA与低功耗优化** - H7的I2C与DMA控制器深度集成,支持**循环模式**和**双缓冲区传输**,适用于高速数据采集。 - 在停止模式下,H7的I2C可从特定事件唤醒(如地址匹配),功耗较F4系列降低约30%[^2]。 #### 6. **时序稳定性改进** H7通过硬件修正了早期系列中常见的**总线超时(BUSY卡死)**问题,例如: ```c // H7系列无需手动清除BUSY标志 I2C_HandleTypeDef hi2c; hi2c.Instance->ICR |= I2C_ICR_TIMOUTCF; // 超时自动恢复 ``` ####
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