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摘要：本節(jié)我們介紹總線，并使用的總線來(lái)訪問(wèn)加速度傳感器。主循環(huán)內(nèi)添加循環(huán)讀取的代碼編譯下載運(yùn)行，可以看到數(shù)據(jù)輸出變換傳感器方向，可以看到測(cè)出的重力加速度的數(shù)值變化。
本節(jié)我們介紹I2C總線，并使用stm32的I2C總線來(lái)訪問(wèn)加速度傳感器ADXL345。
I2C總線通信比較適合設(shè)備內(nèi)部各芯片間的通信，它只需要兩根信號(hào)線。
I2C可以掛載多個(gè)主機(jī)和從機(jī)，通信總是由主機(jī)發(fā)起。每個(gè)從機(jī)都有唯一的地址，主機(jī)通過(guò)地址決定訪問(wèn)哪個(gè)從機(jī)。
I2C總線的兩根線，SCL為時(shí)鐘線，SDA為數(shù)據(jù)線；所有的器件對(duì)這兩根線的輸出操作只能拉低，當(dāng)釋放總線時(shí)，由總線上的上拉電阻將電平拉高。所以硬件連接上，上拉電阻是必須的，否則不能通信。
I2C空閑時(shí)，所有器件釋放總線，SCL和SDA都被上拉電阻拉到高電平；
I2C的起始條件：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平切換；表示開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)；一般是需要通信的主機(jī)發(fā)起，起始條件的圖示如下：
I2C的停止條件：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變；表示結(jié)束傳送數(shù)據(jù)；一般也是主機(jī)最后結(jié)束通信，停止條件的圖示如下：
傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，在SCL時(shí)鐘線為高電平時(shí)，SDA數(shù)據(jù)線上的電平不允許被修改；SCL時(shí)鐘線為低電平時(shí)，SDA數(shù)據(jù)線上的電平可變?yōu)楦?低，如下圖所示：
I2C的ACK和NACK，都是回應(yīng)，ACK是將SDA線拉低，NACK是將SDA總線釋放（拉高）；ACK和NACK都是回應(yīng)，可以是主機(jī)回應(yīng)從機(jī)、也可以是從機(jī)回應(yīng)主機(jī)。具體來(lái)說(shuō)（以ADXL345芯片為例）：
主機(jī)發(fā)起通信后，如果要向從機(jī)寫入數(shù)據(jù)，則每傳輸一個(gè)字節(jié)都需要等待從機(jī)回應(yīng)ACK，如下圖所示；具體到實(shí)際的操作，就是主機(jī)每發(fā)完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，會(huì)釋放總線，等待從機(jī)回應(yīng)ACK（即等待從機(jī)把SDA線拉低）。最后通信完成后，主機(jī)發(fā)送停止條件：
主機(jī)發(fā)起通信后，如果要從從機(jī)處讀取數(shù)據(jù)，則發(fā)送地址時(shí)，需要等待從機(jī)回應(yīng)ACK；在從機(jī)向主機(jī)回復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)要回應(yīng)ACK，當(dāng)主機(jī)讀完最后一個(gè)字節(jié)不再讀取時(shí)，就回應(yīng)NACK；寫入數(shù)據(jù)的過(guò)程如下圖：
上面的例子是以加速度傳感器ADXL345芯片為例，其他芯片在使用I2C通信時(shí)，可能有細(xì)微的不同，但基本上都是這幾種狀態(tài)組合起來(lái)的。
Stm32帶了硬件I2C，下面我們就使用stm32的硬件i2c讀取加速度傳感器ADXL345的數(shù)值。
我們?nèi)匀灰源诘墓こ虨榛A(chǔ)，在它上面添加設(shè)置，如下圖，選擇I2C接口，其他都默認(rèn)：
選擇之后可以發(fā)現(xiàn)引腳PB6和PB7被占用為I2C的引腳，其中PB6是SCL、PB7是SDA。
在硬件連接上，我們也需要將ADXL345芯片的SCL和SDA連接到PB6和PB7，并且SDA和SCL都要用電阻上拉到電源：
生成工程代碼，在keil中打開(kāi)。Stm32的hal庫(kù)已經(jīng)將i2c的初始化、i2c的讀寫操作封裝成了函數(shù)，我們直接調(diào)用即可。
這里先需要修改一個(gè)bug，如下圖：
__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();這一句使能i2c時(shí)鐘的語(yǔ)句，cubemx生成的代碼在GPIO初始化之后，這樣不能設(shè)置成功，需要把它提前到GPIO初始化之前：
Main函數(shù)中添加初始化ADXL345的代碼：
簡(jiǎn)單說(shuō)明一下，前面寫入的4個(gè)值是設(shè)置芯片的工作模式，最后寫入的三個(gè)值是x、y、z三個(gè)方向的校準(zhǔn)參數(shù)。由于ADXL345傳感器有初始誤差（網(wǎng)上有說(shuō)法是X、Y方向誤差不大，Z軸可能誤差達(dá)到幾個(gè)g；我的這個(gè)芯片X、Y、軸基本正常，Z軸有大約0.6g左右的誤差），可以寫入一組測(cè)好的參數(shù)，讓它輸出時(shí)自動(dòng)減掉這個(gè)值，達(dá)到去除初始誤差的目的，我這里在Z軸寫入了f0，校準(zhǔn)后基本正常。
主循環(huán)內(nèi)添加循環(huán)讀取ADXL345的代碼：
編譯下載運(yùn)行，可以看到數(shù)據(jù)輸出：
變換傳感器方向，可以看到測(cè)出的重力加速度的數(shù)值變化。
在使用stm32的硬件i2c時(shí)，查得很多資料都說(shuō)stm32的硬件i2c有問(wèn)題，我用的不多，但是匯總了一些網(wǎng)上的討論，以作為備忘，萬(wàn)一哪天必須用硬件i2c時(shí)也好排查：
a) cubemx生成的代碼，初始化i2c的時(shí)鐘要提到GPIO初始化之前；
b) I2c的速率不能過(guò)高，有說(shuō)法是50k以下基本無(wú)問(wèn)題，100k以上運(yùn)行時(shí)間久了會(huì)出問(wèn)題；
c) 某些帶FSMC模塊的stm32 型號(hào)，和I2C1模塊共用了PB7引腳，會(huì)使得I2C1不能正常啟動(dòng)；即使你沒(méi)有用到FSMC只是打開(kāi)了FSMC的時(shí)鐘也會(huì)影響，解決辦法是改用I2C2或者重定義I2C的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線到PB8、9引腳；或者關(guān)掉FSMC的時(shí)鐘；
d）硬件i2c不能被中斷打斷，否則會(huì)出問(wèn)題；如果使用中斷，建議i2c的中斷設(shè)置為最高優(yōu)先級(jí)。
鑒于有些問(wèn)題確實(shí)不好驗(yàn)證，本人后面都盡量用軟件i2c了，效率低一些但可靠性高，并且移植到其他芯片上也方便很多。
好了，這一節(jié)就講到這里了。
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