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一提到I2C就会想到是通信协议，两个设备遵守这个协议便可以进行通讯
一个I2C总线上可以挂在多个I2C设备，一个I2C总线上有SCL（时钟线）和SDA（数据线）

I2C时序

I2C的时序，如下图：



1.SCL（时钟线）高电平有效。

在SCL高电平时，SDA（数据线）由高电平被拉低，表示已经有了起始信号，可以开始通讯

2.数据在SCL为高电平时有效，SCL为低电平时无效，在SCL为低电平时，SDA可切换高低电平。每次传输八位数据

3收发数据后等待应答

4.在SCL高电平时，SDA由低电平被拉高，表示通讯停止

I2C通讯过程

主发送器序列



STM32作为主设备，每完成一个动作后都会产生相应的事件

1.STM32发送起始信号

2.发送I2C从设备地址

3.发送I2C从设备内存地址

4.发送数据（可多个）

5.停止信号
主接收器序列

1.STM32发送起始信号

2.发送I2C从设备地址

3.发送I2C从设备内存地址

4.第二次发送起始信号

5.发送I2C从设备地址（告知从设备要读取他的数据）

6.读取数据（可多个）

7.停止信号

I2C架构框图
直接操作寄存器，要看架构框图



1.时钟线和数据线

2.时钟控制寄存器（I2C主模式选择、快速模式占空比、CCR的值）

控制寄存器（使能应答、产生停止位、产生起始位等）

状态寄存器（通讯过程产生事件标志位）

3.传输数据会用到（DR寄存器、OAR寄存器）

4.逻辑控制（涉及到中断、使用DMA等）
I2C读写EEPROM


EEPROM设备地址为7位，前4位地址固定为：1010，后三位看原理图000，最后一位由读操作或写操作决定，读为1，写为0。读地址为：0xA1，写地址为;0xA0
1.配置引脚，复用为I2C，注意一定是开漏输出

2.配置I2C的参数

3.编写接收、发送数据函数（要用到上述的通讯过程）

注意：通讯过程产生的事件要看清，很多时候会写错事件标志而导致I2C不通

代码如下：
#include "i2c.h"

void I2C_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    /*使能时钟*/
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(I2C_CLK_CLOCK|
                           I2C_SDA_CLOCK,ENABLE);
    /*引脚复用为I2C1*/
    GPIO_PinAFConfig(I2C_CLK_PORT,I2C_CLK_PINSOURCE,GPIO_AF_I2C1);
    GPIO_PinAFConfig(I2C_SDA_PORT,I2C_SDA_PINSOURCE,GPIO_AF_I2C1);
    /*
    **复用模式
    **开漏输出
    **不上拉不下拉
    **100MHZ
    **PB6 PB7
    */
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType=GPIO_OType_OD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_High_Speed;

    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=I2C_CLK_PIN;
    GPIO_Init(I2C_CLK_PORT,&GPIO_InitStruct);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=I2C_SDA_PIN;
    GPIO_Init(I2C_SDA_PORT,&GPIO_InitStruct);
}

void I2C_Config(void)
{
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;
    /*使能时钟*/
    RCC_APB1PeriphClockCmd(I2C_CLOCK,ENABLE);
    I2C_GPIO_Config();
    /*
    **I2C模式
    **通信速率400K
    **STM32的I2C设备地址
    **占空比16：9
    **应答使能
    **地址长度7位
    */
    I2C_InitStruct.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed=I2C_CLOCK_SPEED;
    I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1=I2C_OWNADDRESS;
    I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_16_9;
    I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStruct.I2C_Ack=I2C_Ack_Enable;
    I2C_Init(I2C_PORT,&I2C_InitStruct);
    /*使能I2C*/
    I2C_Cmd(I2C_PORT,ENABLE);
}

uint8_t I2C_Writebyte(uint8_t addr,uint8_t *data)
{
    /*I2C起始信号*/
    I2C_GenerateSTART(I2C_PORT,ENABLE);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);
    /*I2C设备地址*/
    I2C_Send7bitAddress(I2C_PORT,I2C_ADDRESS_WRITE1,I2C_Direction_Transmitter);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);
    /*发送内存地址*/
    I2C_SendData(I2C_PORT,addr);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)!=SUCCESS);
    /*写入数据*/
    I2C_SendData(I2C_PORT,*data);
    /*I2C结束信号*/
    I2C_GenerateSTOP(I2C_PORT,ENABLE);
    return 1;
}

uint8_t I2C_Readbyte(uint8_t addr)
{
    uint8_t data;
    /*I2C起始信号*/
    I2C_GenerateSTART(I2C_PORT,ENABLE);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);
    /*I2C设备地址写*/
    I2C_Send7bitAddress(I2C_PORT,I2C_ADDRESS_WRITE1,I2C_Direction_Transmitter);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);
    /*发送内存地址*/
    I2C_SendData(I2C_PORT,addr);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)!=SUCCESS);
    /*重新发送起始信号*/
    I2C_GenerateSTART(I2C_PORT,ENABLE);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);
    /*I2C设备地址读*/
    I2C_Send7bitAddress(I2C_PORT,I2C_ADDRESS_READ1,I2C_Direction_Receiver);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);
    /*读取数据*/
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)!=SUCCESS);
    data=I2C_ReceiveData(I2C_PORT);
    /*失能应答*/
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C_PORT,DISABLE);
    /*停止信号*/
    I2C_GenerateSTOP(I2C_PORT,ENABLE);
    /*使能应答，为下一次读取做准备*/
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C_PORT,ENABLE);
    return data;
}

uint8_t I2C_Writepbuffer(uint8_t addr,uint8_t *data,uint8_t num)
{
    /*I2C起始信号*/
    I2C_GenerateSTART(I2C_PORT,ENABLE);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);
    /*I2C设备地址*/
    I2C_Send7bitAddress(I2C_PORT,I2C_ADDRESS_WRITE1,I2C_Direction_Transmitter);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);
    /*发送内存地址*/
    I2C_SendData(I2C_PORT,addr);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)!=SUCCESS);
    while(num)
    {
        /*写入数据*/
        I2C_SendData(I2C_PORT,*data);
        while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)!=SUCCESS);
        data++;
        num--;
    }
    /*停止信号*/
    I2C_GenerateSTOP(I2C_PORT,ENABLE);
    return 1;
}

uint8_t I2C_Readpbuffer(uint8_t addr,uint8_t num,uint8_t *pbuffer)
{
    /*起始信号*/
    I2C_GenerateSTART(I2C_PORT,ENABLE);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);
    /*设备地址*/
    I2C_Send7bitAddress(I2C_PORT,I2C_ADDRESS_WRITE1,I2C_Direction_Transmitter);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);
    /*内存地址*/
    I2C_SendData(I2C_PORT,addr);
    /*第二次起始信号*/
    I2C_GenerateSTART(I2C_PORT,ENABLE);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);
    /*发送设备地址为读*/
    I2C_Send7bitAddress(I2C_PORT,I2C_ADDRESS_READ1,I2C_Direction_Receiver);
    while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);
    while(num)
    {
        if(num==1)
        {
            I2C_AcknowledgeConfig(I2C_PORT,DISABLE);
            I2C_GenerateSTOP(I2C_PORT,ENABLE);
        }
        while(I2C_CheckEvent(I2C_PORT,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)!=SUCCESS);
        {
            
            *pbuffer=I2C_ReceiveData(I2C_PORT);
            pbuffer++;
            num--;
        }
        I2C_AcknowledgeConfig(I2C_PORT,ENABLE);
    }
    return 1;

}

USB转I2C小工具，支持单字节、多字节读写，支持定时读数据。非常的好用！

界面如下：



设备地址：十六进制输入的设备地址，一般I2C 设备的地址都是7 位+1 位的读写位，这里设备地址就是7 位地址左移一位。也就  是最后一位肯定是0。有些数据手册中会直接写出左移之后的地址。这里需要大家多注意一下。

寄存器    ：十六进制的寄存器地址（注意:8bit寄存器时填写范围：00~ff。16bit寄存器时填写范围：0000~ffff）

读取长度：十进制方式输入（输入范围任意）

读数据    ：点击一次就会读取一次规定数据长度的数据，十六进制显示

写数据    ：点击一次写数据，工具就会将写入数据框中的数据发送出去。数据框中只能输入十六进制数据

定时读取：在输入框中输入时间，单位是ms。点击定时读取框后，开始定时读取。

支持4种速率：20K、100K、400K、750K

下载链接如下：

链接：https://pan.baidu.com/s/1uqg4ZBuVH15egxHh2IOMjg

硬件I2C对应芯片上的I2C外设，有相应I2C驱动电路，其所使用的I2C管脚也是专用的，因而效率要远高于软件模拟的I2C；一般也较为稳定，但是程序较为繁琐。硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置；而软件I2C是没有寄存器这个概念的。

软件I2C一般是使用GPIO管脚，用软件控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。

 

例如下面这段I2C的开始和结束信号，我们使用GPIOB模拟：

 

I2C接线
	
GPIO引脚
			
模拟I2C引脚
		
GPIOB11
			
SDA
		
GPIOB12
			
SCL
		
                                 

                                        

                                                                                         I2C开始/结束时序图

代码如下：

Void I2C_START（void）

{

    GPIOB11 = High；

    GPIOB12 = High；

    Delay();

    GPIOB11 = Low;

    Delay();

    GPIOB12 = Low;

}




Void I2C_STOP（void）

{

    GPIOB11 = Low;

    GPIOB12 = High;

    Delay();

    GPIOB11 = High;

}

同样，我们可以按照波形完成读/写一个字节的函数，再进一步封装完成更为复杂的功能（发送指令等等）

硬件i2c程序员只要调用i2c的控制函数即可，不用直接的去控制SCL,SDA高低电平的输出。

但是有些单片机的硬件i2c不太稳定，调试问题较多。例如网上很多人吐槽的STM32…

 

主要对比：

1.硬件IIC用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。

2.硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA

3.模拟IIC可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

 

文章目录
一. 对 i2c_msg 的理解我认为应该分为两个主要层面：
二. 常见的Slave 驱动程序对 i2c read和write函数实现方式如下：


背景介绍：

这两天在解决客户的一个i2c传输问题时发现对i2c的理解有很多盲点，冒出一身冷汗- -!，问题解决后赶紧复盘总结一下。

带着问题去学习是最快的方法

思考题：

为什么常见的i2c外设驱动中 i2c read 函数要构造 2个 i2c_msg，而 i2c write 函数只要1个i2c_msg？
常见i2c外设寄存器地址是8bits的，那么遇到16bits或者32bits的外设寄存器地址该如何构造i2c_msg呢？

如果以上问题你已经熟知，那么大佬，接下来的内容可以忽略不看了，如果有疑问，不妨在小店驻留几分钟。

一. 对 i2c_msg 的理解我认为应该分为两个主要层面：

i2c_msg的设计角度：

一个i2c_msg 代表着Slave（i2c client）和Host（i2c controller）之间的一次单向数据传输。
支持i2c传输协议的外设驱动程序使用 i2c_msg 的角度：

这里又分为四点

i2c 传输是以字节为单位的，具体到i2c_msg.len 指的是以字节指针i2c_msg.buf指向的buffer中字节个数。
外设驱动要实现 xxx_i2c_read_bytes 和 xxx_i2c_write_bytes 两个底层函数；
xxx_i2c_read_bytes 由2个i2c_msg组成的数组构成

因为这存在host send和host receive两个数据传输方向；第一个msg.buf用来暂存host向slave发出slave目标寄存器地址，msg.len表示寄存器地址字节长度；第二个msg.buf用来接收slave向host返回数据，msg.len表示期望读到数据的字节长度；
xxx_i2c_write_bytes 仅由1个i2c_msg构成

因为只有host send to slave这一个数据传输方向；整个msg.buf暂存了从机目标寄存器地址和待写入其中的数据，msg.len表示整体的字节长度；

（注：数组的目的是为了访问连续，因为数组是连续内存存储的）



注：常见的Slave有Touchscreen，Sensor；i2c controller实际上就是SOC ARM上的一组i2c registers。
二. 常见的Slave 驱动程序对 i2c read和write函数实现方式如下：

xxx_i2c_read_bytes

（host 发出 slave 地址来建立通信）（host驱动中实现）

host 向 slave 发出 slave 目标寄存器地址；（salve驱动中实现）

slave 向 host 返回 目标寄存器数据；（salve驱动中实现）

static int xxx_i2c_read_bytes(u8 index, u8 *rx_buff, u8 length)
{
	int ret = -1;
	struct i2c_msg msgs[] = {	/* 注：i2c read因为包含两个方向，所以只需要两个i2c_msg */
		{//第一个i2c_msg用来发送需要读取的从设备目标寄存器的地址
			.addr = xxx_client->addr, /* chip address, 7bit */
			.flags = 0,				  /* write */
			.len = lenght1,  		  /* bytes number（注意这里一定是byte为单位），这也是从设备目标寄存器地址的字节长度*/
			.buf = &index,  		  /* client register address pointer */
		},
		{//第二个i2c_msg用来设置接收从设备目标寄存器返回数据的buff以及数据长度
			.addr = xxx_client->addr,
			.flags = I2C_M_RD,		  /* read */
			.len = length2,  		  /* bytes number（注意这里一定是byte为单位）*/
			.buf = rx_buff,			  /* 用来接收数据的缓冲区指针*/
		},
	};

	ret = i2c_transfer(this_client->adapter, msgs, 2); /* i2c host master_xfer callback func */
	if (ret != 2)
		PRINT_ERR("READ ERROR!ret=%d\n", ret);
	return ret;
}



xxx_i2c_write_bytes

（host 发出 slave 地址来建立通信）（host 驱动中实现）

host 向 slave 发出 slave 目标寄存器地址以及需要往目标寄存器中写入的数据；（salve驱动中实现）

static int xxx_i2c_write_bytes(u8 *tx_buff, u8 length)
{
	int ret = -1;
	struct i2c_msg msgs[1];  /*注：i2c write因为是单方向，所以只需要一个i2c_msg*/

	msgs[0].addr = xxx_client->addr;
	msgs[0].flags = 0;		/* write */
	msgs[0].len = length; 	/* bytes number（注意这里一定是byte为单位）*/
	msgs[0].buf = tx_buff;  /* 待写出的数据指针；数据通常为 client register address + data*/

	ret = i2c_transfer(xxx_client->adapter, msgs, 1); /* i2c host master_xfer callback func */
	if (ret != 1)
		PRINT_ERR("WRITE ERROR!ret=%d\n", ret);
	return ret;
}


总结：

好了，回答前面提出的两个问题：
第一题：一个i2c_msg代表着一次单项数据传输。因为i2c read包含host向slave发送寄存器地址和slave返回数据两个数据传输方向，所以需要两个i2c_msg；而 i2c write时host向slave发送寄存器地址和host往slave寄存器写数据属于同一个数据传输方向，所以只需要一个i2c_msg。
第二题：举例slave寄存器地址为16bits的解决方案，32bits的类似。当slave寄存器地址是16bits时，slave驱动构造的i2c read函数中的第一个i2c_msg对应的len成员表示寄存器地址字节长度，buf成员传入的是寄存器其地址指针；i2c write函数中方法同i2c read，只不过buf后面还跟着待写入寄存器的数据。