[嵌入式]STM32 HAL库IIC驱动

1. STM32上IIC的一些争议

关于STM32的IIC驱动，网上有很多争论，究竟是使用STM32自带的硬件IIC还是用IO口和软件模拟IIC呢？下面这个图形象展示了这些争论。总结一些：ST为了规避IIC硬件的专利问题，将其设计地有点复杂，但是其提供的标准驱动库并没有很好地适配，导致出现一些BUG。但是下图中那位叫theuit的网友指出了：**“难道ST不知道吗？到底有没有改呢？”**目前，至少从我测试的结果来看，可以得到结论：用HAL库来驱动ST的IIC没问题！

2. 两种类型的IIC器件与相应的HAL库驱动

首先，我们给出两种IIC器件。

• 第一种是带器件中带有寄存器的一类，对这一类设备进行读写的时候往往还要指定寄存器地址。如下图是EEPROM器件AT24C02的IIC操作时序，可以看到除了需要DEVICE ADDRESS外，还需要WORD ADDRESS，即前面说的寄存器地址。
  
  对于这一类器件，HAL库提供了如下的驱动函数进行读写：

  // 轮询方式读写
  HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, 
  									uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
  HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Read(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, 
  									uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
  

  当然，除了轮询方式，还有中断和DMA方式，在此暂不写啦。在使用该函数的时候要注意，入参MemAddSize代表寄存器地址的字节长度，也就是有几个字节，而不是位宽！，其取值可以是 I2C_MEMADD_SIZE_8BIT 或 I2C_MEMADD_SIZE_16BIT，分别代表1和2。 其次，HAL库的这些驱动函数都提供了超时功能，timeout的单位是ms。
  此外，在使用带有EEPROM的IIC器件时，一定要注意，由于写入之后EEPROM本身也需要一定的写入时间，在该写入时间内进行操作是没有响应，或者会出错的，因此在写完之后一定要延时，具体延时多久可以参考数据手册，比如AT24C02就是5ms。
  

• 第二类器件自然是不带有寄存器的。具体什么器件我还没找到QAQ。HAL库提供的驱动函数如下：

  HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
  HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
  

  可以看到相比对带寄存器的函数版本，就是少了关于寄存器的一些入参啦。

3. 使用IIC的一些易出错点

采用上面的驱动代码实测是可以正常驱动STM32的硬件IIC的。下面给出IIC使用过程中容易出错的一些点，供参考：

1. IIC的IO口应该配置为开漏输出，且硬件上应该上拉。
   如果你使用的是STM32CubeMx来生成初始化代码，那么你不必担心这个配置，如下所示，初始化代码中会调用HAL_I2C_MspInit对IO进行初始化。
   
   硬件的上拉也是很关键的，IIC的IDLE状态应该是SCL和SDA都是高电平的。不上拉就会导致IIC检测总线一直在busy的状态。
   
2. IIC的slave address设置。通常的IIC设备采用7bit地址模式，“7bit地址+读写标志位” 构成8bit的地址字节，在使用HAL库驱动IIC的时候，注意入参的DevAddress都是**7bit地址左移一位后作为输入！**当然，有一个例外，STM32CubeMx里的地址设置直接写原值就可以了，该软件会帮你左移一位后生成驱动。
   

4. 参考

1. STM32的硬件I2C有BUG？看我如何为它正名： http://sa.sogou.com/sgsearch/sgs_tc_news.php?req=6PoO2W_QCKVb8jArz1BgEWLNbmwv7FRLBXjzyzcA5T8WUyvRBQOwNGH9pBchWmTo&user_type=1
2. STM32F103硬件IIC在HAL库下入坑指南： https://blog.csdn.net/niushijia007/article/details/99671761
3. STM32CubeIDE HAL库操作IIC （一）配置篇： https://www.it610.com/article/1279687097564807168.htm