I2C通信

ACK 是从机拉低数据线

读写数据时，时钟是高电平，并且数据无跳变，低电平时不能对数据进行操作

如果时钟高电平期间数据跳变，不是开始（下拉）就是结束（上拉）

起始信号必须先拉高 SDA 再拉高 SCL；停止信号必须先拉低 SCL 再拉低 SDA。

数据线开始要出来一截

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实际分析->从机有回应

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注意：如果有多个IIC设备挂载，数据线和时钟线要设置为开漏输出，

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以下是 USART 和 I2C 通信的主要区别、应用场景以及优缺点的总结表格：

特性	USART（通用同步/异步收发器）	I2C（串行外围设备接口）
通信方式	全双工（Full Duplex），支持双向同时通信	半双工（Half Duplex），数据在 SDA 线上单方向传输
信号线数量	最少 2 根（TX、RX），外加 GND（若启用硬件流控需 4 根：CTS 和 RTS）	最少 2 根（SCL、SDA），外加 GND
数据速率	支持更高的速率（常见 115200 bps ~ 10 Mbps 或更高）	标准模式（100 kbps）、快速模式（400 kbps）、高速模式（3.4 Mbps）
通信距离	通常适用于短距离通信（几米内）	短距离通信，受限于总线电容（一般小于 1 米）
主从模式	无明确主从角色，点对点通信	明确的主从结构，支持多从设备和一个或多个主机
设备寻址	无设备地址，点对点通信，需通过硬件连接识别设备	使用从设备地址（7 位或 10 位），支持多设备
通信可靠性	没有明确的硬件仲裁机制，依赖协议或流控机制	具备硬件仲裁机制（多主设备冲突检测）
传输模式	异步模式（无需时钟同步）、同步模式（支持时钟同步）	同步模式，主机提供时钟信号
引脚复用	TX 和 RX 引脚复用较灵活，不同 MCU 引脚可分配 UART 功能	SCL 和 SDA 是固定的总线信号线，所有设备共享同一总线
支持的设备数	每个通道点对点通信，通常 2 个设备	支持多设备通信，最多可连接 127 个从设备（7 位地址）
硬件复杂度	简单，点对点直接连接即可	较复杂，需要上拉电阻和总线配置
通信时延	较小，适合实时性要求高的场景	较大，多设备时延更高，因需要地址解析和仲裁
优点	- 通信速度快- 实现简单- 支持长数据流传输	- 支持多从设备通信- 硬件仲裁机制可靠- 接线少
缺点	- 设备数有限- 不支持多设备总线- 硬件流控引脚可能占用资源	- 通信速率较低- 实现较复杂，需要严格的总线设计
应用场景	- 串口调试- 模块通信（如 GPS、蓝牙）- 高速数据传输	- 传感器集成（如温湿度传感器）- EEPROM 存储- 多设备系统

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总结

• USART：
  • 适用于点对点通信，特别是在需要高速传输或实时性要求高的场景（如调试串口、数据传输模块）。
  • 硬件连接简单，但设备数量受限。
• I2C：
  • 适用于需要多个从设备通信的场景（如多传感器系统、外围设备管理）。
  • 速度较低，但支持多设备和硬件仲裁，可靠性较高。

选择 USART 或 I2C 取决于应用需求：点对点高速通信选 USART，多设备低速通信选 I2C。

在I2C总线上，每个设备都有其对应的从机地址

主机通过地址总线发送地址给从机，对应从机作出反应

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异步通信要求双方各自时钟准确，因为设置波特率时双方为了达到相同的波特率，会通过预分频器来改变各自的时钟频率。如果设置好了之后时钟有一方不准确，就不能正常读取

通信过程例子

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时钟低电平主机写入数据，高电平从机读取数据

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ACK信号，就是通过外部电阻将数据线拉低，哪个设备想发送就把数据线拉低，这里主机先给从机发送数据，然后从机拉低数据线，后面就是从机发送。接受方再拉高，代表结束

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读取

unsigned char Read_eeprom(unsigned char add) {
    unsigned char dat;
    I2CStart();               // 1. 起始条件
    I2CSendByte(0xA0);        // 2. 设备地址（写模式）
    I2CWaitAck();             // 3. 等待ACK
    I2CSendByte(add);         // 4. 存储地址
    I2CWaitAck();             // 5. 等待ACK
    I2CStart();               // 6. 重复起始条件
    I2CSendByte(0xA1);        // 7. 设备地址（读模式）
    I2CWaitAck();             // 8. 等待ACK
    dat = I2CReceiveByte();   // 9. 读取数据
    I2CSendNotAck();          // 10. 发送NACK
    I2CStop();                // 11. 停止条件
    return dat;
}

为什么需要两次起始条件？

• 第一次起始条件：用于设置EEPROM的读取地址。
  • 主设备发送设备地址（写模式）和存储地址，告诉EEPROM要读取哪个地址的数据。
• 第二次起始条件：用于切换为读模式。
  • 主设备发送设备地址（读模式），然后从EEPROM读取数据。

ACK和NACK

ACK 与 NACK 的对比

特性	ACK	NACK
电平	低电平（SDA = 0）	高电平（SDA = 1）
作用	确认接收成功，允许继续传输	停止传输或指示错误
发送方	接收方（从设备或主设备）	接收方（从设备或主设备）
典型场景	- 地址匹配后 - 数据接收成功	- 最后一个字节接收后 - 地址不匹配或错误

实际应用中的关键点

(1) 写入操作中的 ACK

• 主设备每发送一个字节（设备地址、存储地址、数据），从设备必须回复 ACK。
• 若未收到 ACK，主设备应终止通信（可能是从设备故障或地址错误）。

(2) 读取操作中的 NACK

• 主设备读取最后一个字节后，必须发送 NACK，通知从设备停止发送。
• 如果读取多个字节但未发送 NACK，从设备会继续发送数据，导致总线冲突。

总结

• ACK 是接收方（从机）的积极确认信号，表示通信正常，允许继续传输。
• NACK 是接收方（主机）的否定信号，用于终止传输或指示错误。
• 规则：
  • 写入时，每次发送数据后必须等待 ACK。
  • 读取时，最后一个字节后必须发送 NACK。

EEPROM

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A0、A1、A2 的含义

A0、A1、A2 是 硬件地址引脚，用于区分同一总线上多个 I²C EEPROM 设备。例如，如果你有多个 AT24Cxx EEPROM（如 AT24C02、AT24C04 等）连接到同一 I²C 总线，你可以通过改变 A0、A1、A2 的连接方式（接地或接高电平）来给每个 EEPROM 分配一个唯一的地址。

在 I²C 设备地址 组成中：

• 固定的 设备地址前缀（如 1010）。
• 变动的 地址引脚位（A2、A1、A0，具体使用哪些取决于 EEPROM 的容量）。
• R/W 位，用于指示是 读（1） 还是 写（0） 操作。

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LSB（Least Significant Bit）

LSB 指 最低有效位，在这里是 R/W 位，用于指定当前操作是 读（1）还是 写（0）。**

• 0 表示写入（Write）。
• 1 表示读取（Read）。

P0、P1、P2 的含义

P0、P1、P2 代表的是 EEPROM 内部存储空间的页地址位（Page Address Bits），用于选择更大容量 EEPROM 中的特定存储页。

例：

I2CSendByte(0xA0);        // 2. 设备地址（写模式）

I2C自检

F429板子上的MPU9250坏了，没有它的地址，搞了2天代码，调试，换驱动，换模块，换接口，看II2C波形，唉

void I2C_Scan(void)
{
    printf("Scanning I2C bus...\r\n");
    HAL_StatusTypeDef result;
    uint8_t i;
    int devices = 0;
    for (i = 1; i < 128; i++)  // 7位地址范围 0x01 ~ 0x7F
{
    result = HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c2, (uint16_t)(i << 1), 2, 10);
    if (result == HAL_OK)
    {
        printf("I2C device found at address 0x%02X\r\n", i);
        devices++;
    }
}

if (devices == 0)
    printf("No I2C devices found!\r\n");
else
    printf("Scan complete. Found %d devices.\r\n", devices);
    }

陀螺仪要水平才会初始化成功，把自检函数注释掉就行了