STM32设置为I2C从机模式（HAL库版本）

前言

我之前出过一篇关于STM32设置为I2C从机的博客，现在应粉丝要求，出一篇HAL库版本的I2C从机编程。
基于官方库版本的可以看下我之前发的文章：STM32设置为I2C从机模式

1 硬件连接

测试芯片：STM32F103RCT6
测试方法：用一个USB转I2C的工具接到STM32的I2C引脚上，通过上位机工具进行读写操作。如果没有这个工具，也可以用另外一组I2C作为主机或者其他设备测试通讯，同时也可以借助示波器或者逻辑分析仪来辅助调试。
硬件连接：
STM32这边使用硬件I2C1(PB6、PB7)，并外接上拉电阻。

本次测试中使用的USB转I2C的工具如下图所示：

2 软件编程

2.1 步骤分解

1、初始化I2C配置
注：除了最后的HAL_I2C_EnableListen_IT()函数，其他代码都可以用STM32CubeMX自动生成
参考代码：

static void MX_I2C1_Init(void)
{hi2c1.Instance = I2C1;                                // 配置I2C1                   hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;                       // 时钟频率：100k                            hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;               // 占空比：1/2                                    hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0x80;                        // 本机地址：0x80（若作为从设备则是从机地址）                           hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;  // 地址模式：7位                                                 hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE; // 禁止双地址                                                  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;                           // 第二地址                        hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE; // 禁止广播                                                  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;     // 禁止时钟拉伸                                              if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)    // I2C1初始化                                                  {                                                      Error_Handler();                                                      }                                                      HAL_I2C_EnableListen_IT(&hi2c1);       // 使能I2C1的侦听中断  
}

2、初始化I2C引脚和中断
参考代码：
注：这个代码可以用STM32CubeMX自动生成

void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef* hi2c)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};if(hi2c->Instance==I2C1){// 配置GPIO__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();   GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_I2C1;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);// 配置I2C中断/* Peripheral clock enable */__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();/* I2C1 interrupt Init */HAL_NVIC_SetPriority(I2C1_EV_IRQn, 0, 0);  // 事件中断（必须有）HAL_NVIC_EnableIRQ(I2C1_EV_IRQn);HAL_NVIC_SetPriority(I2C1_ER_IRQn, 0, 0);  // 错误中断（非必须）HAL_NVIC_EnableIRQ(I2C1_ER_IRQn);}
}

3、配置I2C中断服务函数
参考代码：
注：这个代码可以用STM32CubeMX自动生成

// I2C1事件中断服务函数（必须有）
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{HAL_I2C_EV_IRQHandler(&hi2c1);
}// I2C1错误中断服务函数（非必须）
void I2C1_ER_IRQHandler(void)
{HAL_I2C_ER_IRQHandler(&hi2c1);
}

4、配置I2C从机回调处理函数
参考代码：

static uint8_t ram[256];             // 模拟I2C从机数据寄存器（主机读写的数据都放在这块内存）
uint8_t offset;                      // 从机寄存器当前偏移地址
static uint8_t first_byte_state = 1; // 是否收到第1个字节,也就是偏移地址（0：已收到，1：没有收到）// 侦听完成回调函数（完成一次完整的i2c通信以后会进入该函数）
void HAL_I2C_ListenCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{// 完成一次通信，清除状态first_byte_state = 1;offset = 0;HAL_I2C_EnableListen_IT(hi2c); // slave is ready again
}// I2C设备地址回调函数（地址匹配上以后会进入该函数）
void HAL_I2C_AddrCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t TransferDirection, uint16_t AddrMatchCode)
{if(TransferDirection == I2C_DIRECTION_TRANSMIT) {// 主机发送，从机接收if(first_byte_state) {// 准备接收第1个字节数据HAL_I2C_Slave_Seq_Receive_IT(hi2c, &offset, 1, I2C_NEXT_FRAME);  // 每次第1个数据均为偏移地址} } else {// 主机接收，从机发送HAL_I2C_Slave_Seq_Transmit_IT(hi2c, &ram[offset], 1, I2C_NEXT_FRAME);  // 打开中断并把ram[]里面对应的数据发送给主机}
}// I2C数据接收回调函数（在I2C完成一次接收时会关闭中断并调用该函数，因此在处理完成后需要手动重新打开中断）
void HAL_I2C_SlaveRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{if(first_byte_state) {// 收到的第1个字节数据（偏移地址）first_byte_state = 0;} else {// 收到的第N个字节数据offset++;  // 每收到一个数据，偏移+1}// 打开I2C中断接收,下一个收到的数据将存放到ram[offset]HAL_I2C_Slave_Seq_Receive_IT(hi2c, &ram[offset], sizeof(ram), I2C_NEXT_FRAME);  // 接收数据存到ram[]里面对应的位置
}// I2C数据发送回调函数（在I2C完成一次发送后会关闭中断并调用该函数，因此在处理完成后需要手动重新打开中断）
void HAL_I2C_SlaveTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{offset++;  // 每发送一个数据，偏移+1HAL_I2C_Slave_Seq_Transmit_IT(hi2c, &ram[offset], sizeof(ram), I2C_NEXT_FRAME);  // 打开中断并把ram[]里面对应的数据发送给主机
}

2.2 测试用例

1、测试方法
使用USB转I2C的工具接入到MCU的I2C上面，然后使用上位机工具进行读写操作，最后通过串口把I2C通讯过程中的几个重要节点打印出来，验证结果是否正确。

2、测试程序
其实和上面讲解的代码是一样的，只是初始化时先把ram[]赋初值。
参考测试代码：

#include "stm32f1xx_hal.h"static uint8_t ram[256];             // 模拟I2C从机数据寄存器（主机读写的数据都放在这块内存）
uint8_t offset;                      // 从机寄存器当前偏移地址
static uint8_t first_byte_state = 1; // 是否收到第1个字节,也就是偏移地址（0：已收到，1：没有收到）// 侦听完成回调函数（完成一次完整的i2c通信以后会进入该函数）
void HAL_I2C_ListenCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{// 完成一次通信，清除状态first_byte_state = 1;offset = 0;HAL_I2C_EnableListen_IT(hi2c); // slave is ready again
}// I2C设备地址回调函数（地址匹配上以后会进入该函数）
void HAL_I2C_AddrCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t TransferDirection, uint16_t AddrMatchCode)
{if(TransferDirection == I2C_DIRECTION_TRANSMIT) {// 主机发送，从机接收if(first_byte_state) {// 准备接收第1个字节数据HAL_I2C_Slave_Seq_Receive_IT(hi2c, &offset, 1, I2C_NEXT_FRAME);  // 每次第1个数据均为偏移地址} } else {// 主机接收，从机发送HAL_I2C_Slave_Seq_Transmit_IT(hi2c, &ram[offset], 1, I2C_NEXT_FRAME);  // 打开中断并把ram[]里面对应的数据发送给主机}
}// I2C数据接收回调函数（在I2C完成一次接收时会关闭中断并调用该函数，因此在处理完成后需要手动重新打开中断）
void HAL_I2C_SlaveRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{if(first_byte_state) {// 收到的第1个字节数据（偏移地址）first_byte_state = 0;} else {// 收到的第N个字节数据offset++;  // 每收到一个数据，偏移+1}// 打开I2C中断接收,下一个收到的数据将存放到ram[offset]HAL_I2C_Slave_Seq_Receive_IT(hi2c, &ram[offset], sizeof(ram), I2C_NEXT_FRAME);  // 接收数据存到ram[]里面对应的位置
}// I2C数据发送回调函数（在I2C完成一次发送后会关闭中断并调用该函数，因此在处理完成后需要手动重新打开中断）
void HAL_I2C_SlaveTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{offset++;  // 每发送一个数据，偏移+1HAL_I2C_Slave_Seq_Transmit_IT(hi2c, &ram[offset], sizeof(ram), I2C_NEXT_FRAME);  // 打开中断并把ram[]里面对应的数据发送给主机
}// 测试用例：初始化把ram设置为从0到255的数
void i2c_test(void)
{for (uint16_t i = 0; i < 256; i++){ram[i] = i;}
}

3 运行测试

3.1 I2C连续写入

通过上位机工具写入：

通过逻辑分析仪抓取波形：

3.2 I2C连续读取

通过上位机工具连续读取256字节：

通过逻辑分析仪抓取波形：

3.3 I2C单次读写测试

通过上位机工具读取原值，再写入新值，最后再读取新值：

通过逻辑分析仪抓取波形：

4 总结

通过上位机工具的测试以及逻辑分析仪的解析，STM32的硬件I2C从机通信正常且稳定，读写速度测试了100k和400k，没有发现问题，至此测试完成。
好了，关于STM32如何设置从机模式就介绍到这里，如果你们有什么问题，欢迎评论区留言。

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