STM32 I2C总线应用：探索嵌入式系统通信的奥秘，解锁更多通信可能性

# 1. STM32 I2C总线概述**

I2C总线是一种串行通信协议，广泛应用于嵌入式系统中，用于连接微控制器和各种外围设备。它具有低成本、低功耗和易于实现等优点。STM32微控制器集成了I2C总线接口，为嵌入式系统提供了便捷的通信方式。

本章将介绍STM32 I2C总线的概述，包括其特性、优势和在嵌入式系统中的应用。通过对I2C总线的基本概念和原理的理解，读者可以为后续的硬件配置和软件编程奠定基础。

# 2. I2C总线通信原理

### 2.1 I2C总线协议

I2C总线协议是一种半双工、串行通信协议，由飞利浦公司开发。它使用两根信号线，即串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL），在设备之间进行通信。

I2C总线协议基于主从模式，其中一个设备（主设备）控制总线并发起通信，而其他设备（从设备）响应主设备的请求。通信过程包括以下步骤：

1. **起始条件：**主设备将SDA线拉低，同时SCL线保持高电平。
2. **设备地址：**主设备发送从设备的7位地址。从设备通过将SDA线拉低来应答。
3. **读/写位：**主设备发送一个读/写位，表示它是要从从设备读取数据还是向从设备写入数据。
4. **数据传输：**主设备和从设备在SDA线上交换数据。主设备发送数据时，SCL线保持高电平；从设备发送数据时，SCL线由主设备拉低。
5. **停止条件：**主设备将SDA线拉高，同时SCL线保持高电平。

### 2.2 I2C总线信号

I2C总线使用两种信号线：

- **串行数据线（SDA）：**用于传输数据。
- **串行时钟线（SCL）：**用于同步数据传输。

SDA和SCL线都是双向的，这意味着它们既可以输入也可以输出。

### 2.3 I2C总线通信模式

I2C总线支持两种通信模式：

- **主设备模式：**主设备控制总线并发起通信。
- **从设备模式：**从设备响应主设备的请求。

一个设备可以同时处于主设备和从设备模式。例如，一个微控制器可以作为主设备与传感器通信，同时作为从设备与另一个微控制器通信。

**代码块：**

// I2C总线初始化
void I2C_Init(void)
{
    // 配置I2C总线接口
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_I2C1EN;  // 使能I2C1时钟
    GPIOB->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE13 | GPIO_CRH_CNF13);  // 清除PB13的模式和配置位
    GPIOB->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_1 | GPIO_CRH_CNF13_1;  // 设置PB13为复用推挽输出
    GPIOB->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE14 | GPIO_CRH_CNF14);  // 清除PB14的模式和配置位
    GPIOB->CRH |= GPIO_CRH_MODE14_1 | GPIO_CRH_CNF14_1;  // 设置PB14为复用推挽输出

    // 配置I2C总线时钟
    I2C1->CR2 = 100000;  // 设置I2C总线时钟为100kHz
    I2C1->CCR = 0x10;  // 设置时钟控制寄存器

    // 配置I2C总线中断
    I2C1->CR1 |= I2C_CR1_RXIE | I2C_CR1_TXIE;  // 使能接收和发送中断
    NVIC_EnableIRQ(I2C1_EV_IRQn);  // 使能I2C1事件中断
    NVIC_EnableIRQ(I2C1_ER_IRQn);  // 使能I2C1错误中断
}

**逻辑分析：**

该代码块用于初始化I2C总线。它首先配置I2C总线接口，包括使能时钟、配置GPIO引脚和设置复用推挽输出。然后，它配置I2C总线时钟和中断。

**参数说明：**

- `I2C_Init()`：I2C总线初始化函数。
- `RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_I2C1EN`：使能I2C1时钟。
- `GPIOB->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE13 | GPIO_CRH_CNF13)`：清除PB13的模式和配置位。
- `GPIOB->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_1 | GPIO_CRH_CNF13_1`：设置PB13为复用推挽输出。
- `I2C1->CR2 = 100000`：设置I2C总线时钟为100kHz。
- `I2C1->CCR = 0x10`：设置时钟控制寄存器。
- `I2C1->CR1 |= I2C_CR1_RXIE | I2C_CR1_TXIE`：使能接收和发送中断。
- `NVIC_EnableIRQ(I2C1_EV_IRQn)`：使能I2C1事件中断。
- `NVIC_EnableIRQ(I2C