STM32 I2C总线应用：探索设备互联的奥秘，构建智能网络

# 1. STM32 I2C总线简介

I2C总线（Inter-Integrated Circuit Bus）是一种串行通信总线，广泛用于嵌入式系统中连接微控制器和外围设备。它以其简单性、低成本和高可靠性而著称。

STM32微控制器系列集成了I2C总线接口，允许用户轻松连接各种外围设备，如传感器、显示器和存储器。I2C总线在STM32微控制器中通过两根信号线实现：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。

# 2. I2C总线通信原理

### 2.1 I2C总线协议

#### 2.1.1 起始信号和停止信号

I2C总线通信以起始信号和停止信号为界限，起始信号由主设备发送，用于表明一次通信的开始；停止信号同样由主设备发送，用于表明一次通信的结束。

起始信号由一个高电平到低电平的跳变表示，而停止信号则由一个低电平到高电平的跳变表示。

#### 2.1.2 数据传输格式

I2C总线采用8位数据传输格式，其中包括：

- 起始位（1位）：起始信号
- 设备地址（7位）：从设备的地址
- 读/写位（1位）：表示主设备是读操作还是写操作
- 数据（8位）：主设备发送或接收的数据
- 应答位（1位）：从设备对主设备发送的数据的应答，0表示应答，1表示未应答
- 停止位（1位）：停止信号

### 2.2 I2C总线硬件接口

#### 2.2.1 I2C总线引脚定义

I2C总线使用两根信号线：

- SCL（串行时钟）：由主设备产生，用于同步数据传输
- SDA（串行数据）：用于传输数据

#### 2.2.2 I2C总线电气特性

I2C总线采用开漏输出方式，即SCL和SDA两根线都连接到一个上拉电阻，正常情况下两根线都处于高电平。当主设备或从设备需要发送数据时，将对应的信号线拉低。

I2C总线使用的是低速串行通信，标准模式下SCL时钟频率为100kHz，快速模式下SCL时钟频率为400kHz。

# 3. STM32 I2C总线编程

### 3.1 I2C总线库函数

STM32提供了丰富的I2C总线库函数，可以方便地对I2C总线进行操作。这些库函数主要包括：

- **I2C总线初始化函数：**

void I2C_Init(I2C_TypeDef *I2Cx, I2C_InitTypeDef *InitStruct);

- **I2C总线读写操作函数：**

void I2C_MasterTransmitData(I2C_TypeDef *I2Cx, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size);
void I2C_MasterReceiveData(I2C_TypeDef *I2Cx, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size);

### 3.1.1 I2C总线初始化

I2C总线初始化函数`I2C_Init()`用于配置I2C总线的工作模式和参数。其参数说明如下：

| 参数 | 说明 |
|---|---|
| `I2Cx` | I2C总线外设基地址 |
| `InitStruct` | I2C总线初始化结构体 |

`InitStruct`结构体包含以下成员：

| 成员 | 说明 |
|---|---|
| `I2C_ClockSpeed` | I2C总线时钟频率 |
| `I2C_Mode` | I2C总线模式（主设备或从设备） |
| `I2C_DutyCycle` | I2C总线占空比 |
| `I2C_OwnAddress1` | I2C总线从设备地址 |
| `I2C_Ack` | I2C总线应答模式 |
| `I2C_AcknowledgedAddress` | I2C总线应答地址 |

### 3.1.2 I2C总线读写操作

I2C总线读写操作函数`I2C_MasterTransmitData()`和`I2C_MasterReceiveData()`用于进行I2C总线读写操作。其参数说明如下：

| 参数 | 说明 |
|---|---|
| `I2Cx` | I2C总线外设基地址 |
| `DevAddress` | 设备地址 |
| `pData` | 数据缓冲区 |
| `Size` | 数据长度 |

### 3.2 I2C总线中断处理

I2C总线中断处理函数用于处理I2C总线中断事件。这些中断事件主要包括：

- 传输完成中断
- 接收完成中断
- 错误中断

### 3.2.1 中断配置

I2C总线中断配置函数`I2C_ITConfig()`用于配置I2C总线中断。其参数