STM32单片机I2C总线通信：串行数据传输，轻松掌握

# 1. I2C总线基础**

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种串行通信协议，广泛用于连接微控制器、传感器和外围设备。它具有以下特点：

* **低成本：**仅需两根信号线（时钟线SCL和数据线SDA）
* **低功耗：**支持低速通信，功耗较低
* **多主从模式：**允许多个主设备和多个从设备同时连接在总线上

I2C总线通信遵循以下协议：

* **起始条件：**主设备拉低SCL和SDA，表示通信开始
* **地址阶段：**主设备发送从设备地址，从设备响应
* **数据传输阶段：**主设备和从设备交换数据
* **停止条件：**主设备拉高SCL和SDA，表示通信结束

# 2. STM32单片机I2C通信硬件

### 2.1 I2C接口简介

I2C（Inter-Integrated Circuit）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外围设备。I2C总线采用两线制通信方式，包括一条数据线（SDA）和一条时钟线（SCL）。数据线用于传输数据，时钟线用于同步通信。

I2C总线具有以下特点：

- **低成本：**只需要两条信号线，无需复杂的布线。
- **易于使用：**通信协议简单，易于实现。
- **低速率：**传输速率一般在100 kbps以下，适合于低速率数据传输。
- **多主机：**支持多主机同时连接到总线上。

### 2.2 STM32单片机I2C外设

STM32单片机内置I2C外设，提供了对I2C总线的硬件支持。I2C外设主要包括以下寄存器：

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| I2C_CR1 | 控制寄存器1，用于配置I2C外设的工作模式、时钟频率等 |
| I2C_CR2 | 控制寄存器2，用于配置I2C外设的中断使能、DMA传输等 |
| I2C_OAR1 | 设备地址寄存器1，用于配置I2C外设的从机地址 |
| I2C_OAR2 | 设备地址寄存器2，用于配置I2C外设的从机地址掩码 |
| I2C_DR | 数据寄存器，用于读写I2C总线上的数据 |
| I2C_SR1 | 状态寄存器1，用于反映I2C外设的当前状态 |
| I2C_SR2 | 状态寄存器2，用于反映I2C外设的错误状态 |

#### 2.2.1 I2C寄存器结构

struct I2C_TypeDef {
  uint32_t CR1;                   /*!< I2C control register 1 */
  uint32_t CR2;                   /*!< I2C control register 2 */
  uint32_t OAR1;                  /*!< I2C own address register 1 */
  uint32_t OAR2;                  /*!< I2C own address register 2 */
  uint32_t DR;                    /*!< I2C data register */
  uint32_t SR1;                   /*!< I2C status register 1 */
  uint32_t SR2;                   /*!< I2C status register 2 */
  uint32_t CCR;                   /*!< I2C clock control register */
  uint32_t TRISE;