STM32Cube_HAL库笔记（七）-IIC

2025-11-14

HAL

5.4k 词

本系列主要讲解STM32CubeHAL的使用，详细的安装部署教程请见【STM32】STM32 CubeMx使用教程一–安装教程-CSDN博客

IIC原理详见标准库笔记

IIC

工程配置

1设置RCC时钟

设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源

在这里插入图片描述

2 IIC设置

点击I2C1 设置为I2C 因为我们的硬件IIC 芯片一般都是主设备，也就是一般情况设置主模式即可

Master features 主模式特性
I2C Speed Mode： IIC模式设置快速模式和标准模式。实际上也就是速率的选择。
I2C Clock Speed：I2C传输速率，默认为100KHz
Slave features 从模式特性
Clock No Stretch Mode：时钟没有扩展模式
- IIC时钟拉伸(Clock stretching)
  clock stretching通过将SCL线拉低来暂停一个传输.直到释放SCL线为高电平,传输才继续进行.clock stretching是可选的,实际上大多数从设备不包括SCL驱动,所以它们不能stretch时钟.
Primary Address Length selection： 从设备地址长度 设置从设备的地址是7bit还是10bit 大部分为7bit
-Dual Address Acknowledged： 双地址确认
Primary slave address： 从设备初始地址

这里我们保持默认即可

5 时钟源设置
在这里插入图片描述
我的是外部晶振为8MHz

1选择外部时钟HSE 8MHz
2PLL锁相环倍频9倍
3系统时钟来源选择为PLL
4设置APB1分频器为 /2
5 使能CSS监视时钟

IIC的HAL库函数

一、初始化与反初始化

1. HAL_I2C_Init(I2C_HandleTypeDef *hi2c)

参数

：
1
hi2c
- 指向 I2C 句柄结构体的指针（
  1
  I2C_HandleTypeDef
  ），包含 I2C 外设配置信息，如：
  - Instance：I2C 外设基地址（如I2C1、I2C2）；
  - Init：初始化参数（速率、地址模式、超时时间等）；
  - State：当前状态（内部维护，用户无需修改）。

2. HAL_I2C_DeInit(I2C_HandleTypeDef *hi2c)

参数

：
1
hi2c
- 同HAL_I2C_Init，指向需要反初始化的 I2C 句柄，用于释放外设资源。

二、阻塞式数据传输（轮询模式）

1. 主机发送：HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

hi2c：I2C 句柄（如&hi2c1）；
DevAddress：从设备地址（7 位或 10 位，需根据从机支持配置，HAL 会自动处理读写位）；
pData：指向待发送数据的缓冲区指针；
Size：发送数据的长度（字节数）；
Timeout：超时时间（毫秒，超过此时间返回错误）。

2. 主机接收：HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

参数同HAL_I2C_Master_Transmit，区别：pData为接收数据的缓冲区指针。

3. 从机发送：HAL_I2C_Slave_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

hi2c：I2C 句柄；
pData：指向待发送数据的缓冲区指针；
Size：发送数据长度；
Timeout：超时时间（等待主机读取的最大时长）。

4. 从机接收：HAL_I2C_Slave_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

参数同HAL_I2C_Slave_Transmit，区别：pData为接收主机数据的缓冲区指针。

5. 主机写寄存器：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)

hi2c：I2C 句柄；
DevAddress：从设备地址；
MemAddress：从设备内部寄存器地址（如传感器的控制寄存器地址）；
MemAddSize：寄存器地址长度（I2C_MEMADD_SIZE_8BIT或I2C_MEMADD_SIZE_16BIT）；
pData：待写入寄存器的数据缓冲区；
Size：写入数据长度；
Timeout：超时时间。

6. 主机读寄存器：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)

参数同HAL_I2C_Mem_Write，区别：pData为从寄存器读取数据的缓冲区指针。

三、非阻塞式传输（中断模式）

以主机发送为例（其他中断函数参数类似）：HAL_I2C_Master_Transmit_IT(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size)

参数与阻塞式
1
HAL_I2C_Master_Transmit
相比，

无Timeout参数

（中断模式无需轮询等待），其余参数含义相同：
- hi2c、DevAddress、pData、Size：同阻塞式。

四、非阻塞式传输（DMA 模式）

以主机接收为例（其他 DMA 函数参数类似）：HAL_I2C_Master_Receive_DMA(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size)

参数与中断模式一致，**无Timeout**，依赖 DMA 控制器完成数据传输，其余参数含义同阻塞式。

五、回调函数

1. 传输完成回调（以主机为例）：HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)

hi2c：触发回调的 I2C 句柄，用于区分多个 I2C 外设（如同时使用 I2C1 和 I2C2 时）。

2. 错误回调：HAL_I2C_ErrorCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)

hi2c：发生错误的 I2C 句柄，可通过HAL_I2C_GetError(hi2c)获取具体错误码（如应答失败HAL_I2C_ERROR_AF）。

六、其他常用函数

1. HAL_I2C_GetState(I2C_HandleTypeDef *hi2c)

hi2c：I2C 句柄；
返回值：当前 I2C 状态（如HAL_I2C_STATE_READY（就绪）、HAL_I2C_STATE_BUSY_TX（发送中）等）。

2. HAL_I2C_GetError(I2C_HandleTypeDef *hi2c)

hi2c：I2C 句柄；
返回值：错误代码（如HAL_I2C_ERROR_NONE（无错）、HAL_I2C_ERROR_TIMEOUT（超时）、HAL_I2C_ERROR_AF（应答失败）等）。

3. HAL_I2C_IsDeviceReady(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint32_t Trials, uint32_t Timeout)

hi2c：I2C 句柄；
DevAddress：从设备地址；
Trials：重试次数（检测失败后重试的次数）；
Timeout：单次检测的超时时间（毫秒）；
功能：检测从设备是否在线（发送地址并等待应答）。

4. HAL_I2C_Abort(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint32_t Timeout)

hi2c：I2C 句柄；
Timeout：超时时间；
功能：强制终止当前 I2C 传输，释放总线（用于异常处理，如死锁时）。

硬件IIC读取AT24C02

在mian.c文件前面声明，AT24C02 写地址和读地址，定义写数据数组，和读数据数组

/* USER CODE BEGIN PV */
#include <string.h>

#define ADDR_24LCxx_Write 0xA0
#define ADDR_24LCxx_Read 0xA1
#define BufferSize 256
uint8_t WriteBuffer[BufferSize],ReadBuffer[BufferSize];
uint16_t i;
/* USER CODE END PV */

重新定义printf函数

在 stm32f4xx_hal.c中包含#include <stdio.h>

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include <stdio.h>
extern UART_HandleTypeDef huart1;   //声明串口

在 stm32f4xx_hal.c 中重写fget和fput函数

/**
  * 函数功能: 重定向c库函数printf到DEBUG_USARTx
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}

/**
  * 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
int fgetc(FILE *f)
{
  uint8_t ch = 0;
  HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}

在main.c中添加

 /* USER CODE BEGIN 2 */
for(i=0; i<256; i++)
   WriteBuffer[i]=i;    /* WriteBuffer init */


	printf("\r\n***************I2C Example Z小旋测试*******************************\r\n");
		for (int j=0; j<32; j++)
       {
               if(HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, ADDR_24LCxx_Write, 8*j, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,WriteBuffer+8*j,8, 1000) == HAL_OK)
               {
                               printf("\r\n EEPROM 24C02 Write Test OK \r\n");
                       HAL_Delay(20);
               }
               else
               {
                        HAL_Delay(20);
                               printf("\r\n EEPROM 24C02 Write Test False \r\n");
               }
	}
	/*
	// wrinte date to EEPROM   如果要一次写一个字节，写256次，用这里的代码
	for(i=0;i<BufferSize;i++)
	{
	    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, ADDR_24LCxx_Write, i, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&WriteBuffer[i],1，0xff);//使用I2C块读，出错。因此采用此种方式，逐个单字节写入
	  HAL_Delay(5);//此处延时必加，与AT24C02写时序有关
	}
	printf("\r\n EEPROM 24C02 Write Test OK \r\n");
	*/

	HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, ADDR_24LCxx_Read, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,ReadBuffer,BufferSize, 0xff);

	for(i=0; i<256; i++)
		printf("0x%02X  ",ReadBuffer[i]);
		
 /* USER CODE END 2 */

注意事项：

AT24C02的IIC每次写之后要延时一段时间才能继续写 每次写之后要delay 5ms左右 不管硬件IIC采用何种形式（DMA，IT），都要确保两次写入的间隔大于5ms;
读写函数最后一个超时调整为1000以上因为我们一次写8个字节，延时要久一点
AT24C02页写入只支持8个byte，所以需要分32次写入。这不是HAL库的bug，而是AT24C02的限制，其他的EEPROM可以支持更多byte的写入。

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