????提到I2C協(xié)議，搞嵌入式的朋友肯定不陌生，它是一種半雙工的串行同步通信協(xié)議。通信速率通常分為標(biāo)準(zhǔn)模式（100Kbit/S）和快速模式（400Kbits/S）。筆者在學(xué)習(xí)51單片機(jī)操作AT24C02這個(gè)EEPROM的時(shí)候第一次接觸到I2C協(xié)議，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的89C51并不帶有I2C控制器，因此只能使用IO模擬的方式來驅(qū)動(dòng)I2C器件。

????筆者后來學(xué)習(xí)STM32的時(shí)候，因老師說STM32F1的硬件I2C不好用，因此在以后很長一段時(shí)間筆者在驅(qū)動(dòng)I2C器件時(shí)都是采用IO模擬的方式。網(wǎng)絡(luò)上也有很多朋友采用IO模擬的方式，理由大多是因?yàn)镮O模擬的方式穩(wěn)定、便于移植等。最近，筆者突然打算研究一下STM32F1的硬件I2C，畢竟對(duì)于CM3內(nèi)核的單片機(jī)，甚至是CM4、CM7內(nèi)核的單片機(jī)，這樣的高性能單片機(jī)使用IO模擬的方式來驅(qū)動(dòng)I2C器件太浪費(fèi)CPU的性能了。

????這次筆者的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是STM32F103RCT6這塊MCU，其中驅(qū)動(dòng)的I2C器件是NXP的一款I(lǐng)2C接口的RTC芯片——PCF8563，連接到STM32F103RCT6的PB11（I2C2_SDA）和PB10（I2C2_SCL），板子是筆者團(tuán)隊(duì)自己畫的，就是先前視頻（BV1PA411i7Sx）里驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的那塊板子。

????由于筆者是第一次使用STM32的硬件I2C，因此就暫時(shí)采用輪詢的方式，并沒有采用中斷或者DMA的方式了。

????要使用STM32的硬件I2C，首先需要對(duì)I2C控制器進(jìn)行初始化，這里筆者為了提高代碼的可重用性，提前構(gòu)思好了一個(gè)框架，將I2C驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了一個(gè)封裝：

1.首先是I2C初始化結(jié)構(gòu)體，包含了一個(gè)I2C控制器初始化參數(shù)的一些信息。

????

????????然后編寫一個(gè)函數(shù)根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)體的信息對(duì)I2C控制器進(jìn)行初始化：

2.然后是I2C的數(shù)據(jù)傳輸，也使用結(jié)構(gòu)體進(jìn)行了一個(gè)封裝。

這個(gè)封裝的思路其實(shí)是筆者從Linux的I2C驅(qū)動(dòng)的I2C數(shù)據(jù)傳輸中模仿而來的。所有的數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)的形式參數(shù)只有一個(gè)，就是這個(gè)I2C_TransferType結(jié)構(gòu)體指針類型。

至此I2C主機(jī)控制器層就搭建完畢了。

然后是PCF8563的驅(qū)動(dòng)，為了方便操作時(shí)間，同樣也構(gòu)建了一個(gè)用來表示時(shí)間的結(jié)構(gòu)體：

而PCF8563層就是調(diào)用I2C層的讀寫API對(duì)其寄存器進(jìn)行操作了。

比如，往PCF8563寫入時(shí)間的API：

最終則是在uCOS-III操作系統(tǒng)創(chuàng)建的一個(gè)線程中每隔500ms讀取一次時(shí)間在數(shù)碼管上顯示出來（數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)就是先前視頻中的那個(gè)DMA+定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)）。

????以上是筆者在進(jìn)行程序開發(fā)時(shí)的思路，但是STM32F103的硬件I2C不是那么好掌控的，筆者在調(diào)試過程中也是遇到了很多問題。

????程序剛剛編譯通過第一次運(yùn)行時(shí)，上電運(yùn)行直接死機(jī)。注意，筆者使用了RTOS，如果只是因?yàn)镽TC線程中I2C讀取某個(gè)標(biāo)志位時(shí)卡在了while中，并不會(huì)影響其他線程，LED還是會(huì)閃。但是LED也滅了，在線debug的時(shí)候發(fā)現(xiàn)程序最終是進(jìn)入了HardFault_Handler，說明I2C里某些操作導(dǎo)致STM32硬件錯(cuò)誤。

????最終在ST的官方手冊(cè)中找到了原因，在I2C讀取最后1字節(jié)數(shù)據(jù)前，應(yīng)該先設(shè)置非應(yīng)答和停止信號(hào)，然后再去讀數(shù)據(jù)，筆者一開始是將這兩步按正常的I2C協(xié)議放在了最后。

????之后又修改了一些筆者拷貝相同代碼時(shí)，粗心導(dǎo)致的一些變量忘記修改，比如txlen在接收函數(shù)中忘記改成了rxlen。

????經(jīng)過了兩三天的搭建和調(diào)試，總算是把STM32的硬件I2C搞定了，采用的是輪詢的方式，日后看找個(gè)時(shí)間試試中斷或者DMA的方式吧。這個(gè)I2C和PCF8563的代碼我會(huì)在文末貼出來供大家參考，寫的不好的地方也請(qǐng)批評(píng)指正。

????最后總結(jié)一下STM32F1的硬件I2C，據(jù)網(wǎng)友說，ST為了規(guī)避專利問題，將I2C控制器復(fù)雜化了，而且STD庫貌似也有些許BUG，但還是可以用的（不然ST就不會(huì)發(fā)布這款芯片了）。對(duì)于F1的硬件I2C，貌似還有其他毛病，比如通信速率不能過快、不能被打斷等。筆者在PCF8563驅(qū)動(dòng)中使用的400KHz的通信速率，目前并沒有發(fā)現(xiàn)異常，但長期來看也不好說，指不定什么時(shí)候卡死了呢。至于不能被打斷，筆者在驅(qū)動(dòng)中使用RTOS提供的關(guān)中斷的方式來確保I2C讀寫過程連續(xù)不被打斷。如果采用STM32F1的方案且使用到I2C器件的話，為了穩(wěn)定性，推薦還是使用IO模擬的方式吧，至少容錯(cuò)率高。

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