STM32软件IIC与硬件IIC实战指南：标准库操作及踩坑经验分享

引言

在STM32开发中，IIC通信是连接各类外设的核心技能。然而，面对标准库（Standard Peripheral Library）的硬件IIC配置和软件IIC的手动时序模拟，许多开发者常因时序混乱、配置复杂等问题陷入困境。本文将基于标准库，分享我在软件IIC和硬件IIC开发中的实战经验，并提供代码示例与调试技巧。

一、IIC协议核心回顾

IIC协议核心不变，但标准库的实现细节需特别注意：

二、软件IIC：基于标准库的GPIO模拟

1. 实现思路

通过GPIO手动拉高/拉低SCL和SDA引脚，模拟IIC时序。优势是灵活选择引脚，缺点是需消耗CPU资源且时序调试复杂。

2. 核心代码（标准库版）

// 定义GPIO引脚（以PB6为SCL，PB7为SDA为例）
#define IIC_SCL_GPIO_PORT    GPIOB
#define IIC_SCL_PIN          GPIO_Pin_6
#define IIC_SDA_GPIO_PORT    GPIOB
#define IIC_SDA_PIN          GPIO_Pin_7

// 初始化GPIO为开漏输出
void Soft_I2C_Init() {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;  // 开漏输出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = IIC_SCL_PIN | IIC_SDA_PIN;
    GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    
    // 初始拉高总线
    GPIO_SetBits(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_PIN);
    GPIO_SetBits(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_PIN);
}

// 生成起始信号
void I2C_Start() {
    SDA_HIGH();
    SCL_HIGH();
    Delay_us(5);
    SDA_LOW();
    Delay_us(5);
    SCL_LOW();
}

// 发送单字节（需包含ACK检查）
uint8_t I2C_WriteByte(uint8_t data) {
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        (data & 0x80) ? SDA_HIGH() : SDA_LOW();
        data <<= 1;
        SCL_HIGH();
        Delay_us(5);
        SCL_LOW();
        Delay_us(5);
    }
    // 释放SDA线，等待ACK
    SDA_HIGH(); 
    SCL_HIGH();
    if (GPIO_ReadInputDataBit(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_PIN)) {
        return 1; // NACK
    }
    SCL_LOW();
    return 0; // ACK
}

3. 常见问题

三、硬件IIC：标准库配置与实战

1. 标准库配置步骤

步骤1：启用GPIO和I2C时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // SCL:PB6, SDA:PB7
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);

 步骤2：配置GPIO为复用开漏模式

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; // 复用开漏
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

步骤3：初始化I2C外设

I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;
I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;       // 50%占空比
I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00;                // 主机地址（可忽略）
I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;              // 使能ACK
I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 100000;               // 100kHz
I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStruct);
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);                                // 使能I2C

2. 数据收发核心代码

发送数据到从机（以AT24C02为例）

void I2C_WriteData(uint8_t devAddr, uint8_t regAddr, uint8_t data) {
    // 发送START条件
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); 

    // 发送从机地址（写模式）
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, devAddr, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

    // 发送寄存器地址
    I2C_SendData(I2C1, regAddr);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

    // 发送数据
    I2C_SendData(I2C1, data);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

    // 发送STOP条件
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}

3. 硬件IIC的“深坑”与填坑

// 强制复位I2C总线
I2C_SoftwareResetCmd(I2C1, ENABLE);
I2C_SoftwareResetCmd(I2C1, DISABLE);
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE); // 重新使能

作者：Camel1ia_