STM32 I2C驱动开发：总线通信与传感器交互的全面解析

# 1. STM32 I2C总线基础

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，广泛用于嵌入式系统中连接微控制器和外围设备。它以其低成本、低功耗和易于使用而著称。

STM32系列微控制器内置了I2C外设，提供硬件支持，简化了I2C通信的开发。本章将介绍STM32 I2C总线的结构、时序和通信模式，为后续的驱动开发和传感器交互奠定基础。

# 2. I2C通信协议与驱动实现

### 2.1 I2C通信协议概述

#### 2.1.1 I2C总线结构和时序

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于在集成电路（IC）之间进行数据传输。它采用两线式结构，包括一条数据线（SDA）和一条时钟线（SCL）。

I2C总线时序由起始位、地址位、数据位和停止位组成。起始位由SDA和SCL同时变低触发，地址位用于标识通信目标设备，数据位用于传输数据，停止位由SDA和SCL同时变高结束通信。

#### 2.1.2 I2C通信模式和寻址

I2C通信支持两种模式：主模式和从模式。主设备发起通信并控制总线，而从设备响应主设备的请求并传输数据。

I2C寻址采用7位或10位地址，由主设备发送。7位地址用于标准模式，10位地址用于快速模式和高速模式。

### 2.2 STM32 I2C驱动开发

#### 2.2.1 硬件配置和初始化

在STM32微控制器中，I2C外设通常通过GPIO引脚连接到I2C总线。硬件配置包括设置GPIO引脚为开漏模式，并配置I2C外设的时钟和控制寄存器。

// I2C1 GPIO配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FAST;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_I2C1;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

// I2C1外设配置
I2C_HandleTypeDef hi2c1;
hi2c1.Instance = I2C1;
hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0x00;
hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
HAL_I2C_Init(&hi2c1);

#### 2.2.2 数据传输和接收

I2C数据传输和接收通过HAL库函数实现。发送数据时，使用`HAL_I2C_Master_Transmit()`函数；接收数据时，使用`HAL_I2C_Master_Receive()`函数。

// 发送数据
uint8_t data[] = {0x01, 0x02, 0x03};
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, slave_address, data, sizeof(data), 100);

// 接收数据
uint8_t data[3];
HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, slave_address, data, sizeof(data), 100);

**参数说明：**

* `hi2c1`：I2C句柄
* `slave_address`：从设备地址
* `data`：数据缓冲区
* `size`：数据长度
* `timeout`：超时时间（毫秒）

**逻辑分析：**

* `HAL_I2C_Master_Tran