STM32 IIC双机通信—— HAL库硬件IIC版

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　　关于IIC的原理这里我就不多说了，网上有很多很好的解析，如果要看我个人对IIC的理解的话，可以点击查看，这里主要讲一下怎样利用STM32CubeMx实现IIC的通讯，经过个人实践，感觉HAL库的硬件IIC要比标准库的稳定。好了，下面就从STM32CubeMx 配置开始一步步实现IIC通讯。

　　STM32CubeMx的配置，这里关于新建工程的步骤我就不细说了，如果还不会操作STM32CubeMx 的可以点击查看， 这里主要对IIC的配置进行说明。

　　

　　了解IIC的都知道，IIC通信有主从机之分，用两片STM32进行IIC通信当然也不例外，不过使用STM32CubeMx 配置有一个好处，就是不用分别配置主从机，在STM32CubeMx 配置里面，主从机的配置是一样，唯一不同的就是IIC的地址如上图，这个地址很重要，只要配置好了，基本就成功了。

　　还有一个要注意的，就是IIC的SDA、SCK引脚要配置成NPP模式，不然容易出现信号线忙，检测不到从机的情况。

　　

　　配置配好后我们生成代码，就可以进行通信了，主从机核心代码如下：

 

　　下面是主机的重要代码：

/* I2C2 init function  IIC配置*/
static void MX_I2C2_Init(void)
{

  hi2c2.Instance = I2C2;
  hi2c2.Init.Timing = 0x10805D88;
  hi2c2.Init.OwnAddress1 = 20;        //用户自己配置的地址
  hi2c2.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c2.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c2.Init.OwnAddress2 = 0;        
  hi2c2.Init.OwnAddress2Masks = I2C_OA2_NOMASK;
  hi2c2.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c2.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c2) != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }

    /**Configure Analogue filter 
    */
  if (HAL_I2CEx_ConfigAnalogFilter(&hi2c2, I2C_ANALOGFILTER_ENABLE) != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }

    /**Configure Digital filter 
    */
  if (HAL_I2CEx_ConfigDigitalFilter(&hi2c2, 0) != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }

}


while(HAL_I2C_Master_Transmit_IT(&hi2c2 ,0x0b,&BUFF[0], 1)!= HAL_OK){}   
//IIC主机发送函数，主要IIC配置好了，这个可以添加到main函数里面测试

 

　　关于STM32CubeMx的HAL库IIC收发有几种函数，用户可以根据自己不同的需求进行选择，以下就是主要的几个HAL库IIC收发函数：

/* 第1个参数为I2C操作句柄
   第2个参数为从机设备地址
   第3个参数为从机寄存器地址
   第4个参数为从机寄存器地址长度
   第5个参数为发送的数据的起始地址
   第6个参数为传输数据的大小
   第7个参数为操作超时时间 　　*/
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2,salve_add,0,0,PA_BUFF,sizeof(PA_BUFF),0x10);

HAL_I2C_Mem_Write_IT()；

HAL_I2C_Mem_Read();

HAL_I2C_Mem_Read_IT();

HAL_I2C_Mem_Read_DMA();

HAL_I2C_Mem_Write_DMA();


/*    不需要用到寄存器地址的主机HAL库IIC收发函数　　 */
HAL_I2C_Master_Receive()；　　　　　//STM32 主机接收，不需要用到寄存器地址

HAL_I2C_Master_Transmit();

HAL_I2C_Master_Receive_IT()；　　　//中断IIC接收 

HAL_I2C_Master_Receive_DMA()；　　//DMA 方式的IIC接收  

HAL_I2C_Master_Transmit_IT();　　 //中断IIC发送  

HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(); 　 //DMA 方式的IIC发送  

HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2,0x0B,PA_BUFF,sizeof(PA_BUFF),0x10); //STM32 主机发送 

/* 不需要用到寄存器地址的从机HAL库IIC收发函数 　　*/ 
HAL_I2C_Slave_Receive();　　　　//STM32 从机机接收，不需要用到寄存器地址 
 
HAL_I2C_Slave_Transmit();　　 //STM32 从机机发送，不需要用到寄存器地址  

HAL_I2C_Slave_Receive_IT(); 

HAL_I2C_Slave_Receive_DMA(); 

HAL_I2C_Slave_Transmit_IT();

HAL_I2C_Slave_Transmit_DMA();

 

　　我这里因为只是做两个STM32间的单向通行而已，不需要对寄存器进行写数据。

　　所以主机发送函数选择了 HAL_I2C_Master_Transmit( ); 函数，而我从机则选择HAL_I2C_Slave_Receive( );函数，从机代码如下：

/* 　　I2C2 init function 从机IIC初始化配置　　 */
static void MX_I2C2_Init(void)
{

  hi2c2.Instance = I2C2;
  hi2c2.Init.Timing = 0x10805D88;
  hi2c2.Init.OwnAddress1 = 0x0A;
  hi2c2.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c2.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c2.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c2.Init.OwnAddress2Masks = I2C_OA2_NOMASK;
  hi2c2.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c2.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c2) != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }

    /**Configure Analogue filter 
    */
  if (HAL_I2CEx_ConfigAnalogFilter(&hi2c2, I2C_ANALOGFILTER_ENABLE) != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }

    /**Configure Digital filter 
    */
  if (HAL_I2CEx_ConfigDigitalFilter(&hi2c2, 0) != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }

}

while(HAL_I2C_Slave_Receive(&hi2c2, RE_BUFF, 1, 100)!= HAL_OK) {} 
// 在配置好IIC后，可直接把该函数放到main函数测试，第一个参数是IIC通道选择，第二个参数是接收缓存，第三个数据的是接收长度，第四个参数是超时时间

　　经过测试，发现如果发送数据过多，用硬件I2C收发的话，使用中断会比较稳定

　　作为从机，要与主机完成通信，有一个特别要注意的事情，就是IIC配置的地址要与主机发送的地址一致，否则无法完成应答。我一开始就是直接发送自己在软件配置的IIC地址，可是没有通信成功，检查才发现，软件配置好IIC后，生成代码时，地址会最后一位补0，自动补够8位；而我从机发送出来的地址，也会把你发送的地址最后一位改为0再发送，这个我查了一下函数地层，好像是因为这是是发送函数，所以直接帮你把R/W位改为0了。所以导致我一开始怎么都调不通，使用逻辑分析仪后，分析采集到的数据才发现这个问题，于是我，直接手动改从机的IIC地址，改成逻辑分析仪发出来的地址一样，这样就通了。

 

　　通信结果如图所示：

　　

 

补充2点要注意的：

　　1. IIC硬件连接的时候SDA跟SCL总线注意都要上拉一个4.7K的电阻，否则IIC无法工作；

　　2. 使用主从收发函数时，发送的地址要注意。如果是发送函数，发送出的地址最后一位 R/W 位如果不为0，则HAL库函数会地址把最后一位修改为0，再把地址发送出去，但是如果地址最后一位 R/W 位为0，函数就不会对地址进行修改，直接把地址发送出去；如果是接收函数，发送出去的地址最后一位 R/W位 不为1，则HAL库函数会把地址最后一位修改为1，再把地址发送出去，但是如果地址最后一位 R/W 位为1，函数就不会对地址进行修改，直接把地址发送出去.。所以从机地址设置，一定要与主机发出的地址一致才能正确应答。

　　例如：

　　（1） HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c2,0x0a,(uint8_t *)test,sizeof(test),1000); 因为这个是读出数据函数，这里发送的地址位第8位地址位 R/W 位应该为 1，发送地址 0x0a 硬件会把最后一位改为0，把地址变成0xb 再把 0x0b这个地址发送出去 ；如果地址最后一位R/W是 1，发送地址是 0x0b ,因为最后一位为 1，那么该函数发送的地址就不会对发送的地址最后一位R/W为做出修改，直接把 0x0b 发送出去，发出去的地址依然为0x0b。

　　（2） HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2,0x0f,(uint8_t *)test,sizeof(test),1000); 因为这个是写入数据函数，R/W 位为 0，发送地址 0x0f 硬件会把最后一位改为 0 变成 0xe，如果发送的地址是 0xa ,则不会对地址进行修改，直接把地址 0x0a 发送出去。

　　

　　现在我以F40X系列的STM32 的 IIC 读函数为例子来翻一下函数地层分析造成这个问题的原因：

　　

　　来到地层我们找到发送地址的函数；

　　

　　

　　

　　上面跳转到这里我们就接近真相了，上图1是跳转下去的 IIC 写函数的地层，2 是 IIC 跳转下去的读函数的地层，这里 ADDRESS 就是用户写进IIC发送读取函数里的寻址地址了，接下来到重点了，对于I2C_OAR1_ADD0 我们再次跳转分析下去看看；

　　

　　从这里接收函数我们可以看到，I2C_OAR1_ADD0 最终的值应该为 0x00000001，我们依旧以地址 0x 0b 为例： 0x 0b = 0000 1011 ， 由或运算的定义我们可知，数据再做或运算 （|）时， 参加运算的两个对象只要有一个为1，其值为1 ， 所以 （00000001） | （0000 1011）= 0000 1011= 0x0b 。这时如果地址为 0x0xa（0000 1010），则会出现地址位最后一位R/W位被改为1的情况，运算过程为（00000001） | （0000 1010）= 0000 1011 = 0x0b ，结合这个地层运算，就不难解析为什么使用HAL库的 IIC 接收函数，发送出去的地址会出现变化的情况了。

　　至于发送函数同理，I2C_OAR1_ADD0 最终的值应该为 0x00000001，取反后就变成了 0x 1111 1110 ，由与运算（&）的定义可知两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0。所以这里我们依旧以地址0x0b = 0000 1011 为例，（1111 1110） &（0000 1011）= 0000 1010 = 0x0b，所以发送函数把地址最后一位的R/W位改为了 0 ，而当地址为 0x0a = 0000 1010 时，我们再进行运算一下可得（1111 1110） &（0000 1010）= 0000 1010  = 0x0a ， 地址没有改变，所以这也就解析了上面我说的地址变化的问题了。