本节我们介绍I2C总线，并使用stm32的I2C总线来访问加速度传感器ADXL345。

I2C总线通信比较适合设备内部各芯片间的通信，它只需要两根信号线。

I2C可以挂载多个主机和从机，通信总是由主机发起。每个从机都有唯一的地址，主机通过地址决定访问哪个从机。

I2C总线的两根线，SCL为时钟线，SDA为数据线；所有的器件对这两根线的输出操作只能拉低，当释放总线时，由总线上的上拉电阻将电平拉高。所以硬件连接上，上拉电阻是必须的，否则不能通信。

I2C空闲时，所有器件释放总线，SCL和SDA都被上拉电阻拉到高电平；

I2C的起始条件：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平切换；表示开始传送数据；一般是需要通信的主机发起，起始条件的图示如下：

I2C的停止条件：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变；表示结束传送数据；一般也是主机最后结束通信，停止条件的图示如下：

传输数据时，在SCL时钟线为高电平时，SDA数据线上的电平不允许被修改；SCL时钟线为低电平时，SDA数据线上的电平可变为高/低，如下图所示：

I2C的ACK和NACK，都是回应，ACK是将SDA线拉低，NACK是将SDA总线释放（拉高）；ACK和NACK都是回应，可以是主机回应从机、也可以是从机回应主机。具体来说（以ADXL345芯片为例）：

主机发起通信后，如果要向从机写入数据，则每传输一个字节都需要等待从机回应ACK，如下图所示；具体到实际的操作，就是主机每发完一个字节的数据，会释放总线，等待从机回应ACK（即等待从机把SDA线拉低）。最后通信完成后，主机发送停止条件：

主机发起通信后，如果要从从机处读取数据，则发送地址时，需要等待从机回应ACK；在从机向主机回复数据时，主机要回应ACK，当主机读完最后一个字节不再读取时，就回应NACK；写入数据的过程如下图：

上面的例子是以加速度传感器ADXL345芯片为例，其他芯片在使用I2C通信时，可能有细微的不同，但基本上都是这几种状态组合起来的。

Stm32带了硬件I2C，下面我们就使用stm32的硬件i2c读取加速度传感器ADXL345的数值。

我们仍然以串口的工程为基础，在它上面添加设置，如下图，选择I2C1接口，其他都默认：

选择之后可以发现引脚PB6和PB7被占用为I2C的引脚，其中PB6是SCL、PB7是SDA。

在硬件连接上，我们也需要将ADXL345芯片的SCL和SDA连接到PB6和PB7，并且SDA和SCL都要用电阻上拉到电源，ADXL345芯片的相关原理图如下：

在cubemx中生成工程代码，在keil中打开。Stm32的hal库已经将i2c的初始化、i2c的读写操作封装成了函数，我们直接调用即可。

这里先需要修改一个bug，如下图：

__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE(); 这一句使能i2c时钟的语句，cubemx生成的代码在GPIO初始化之后，这样不能设置成功，需要把它提前到GPIO初始化之前：

在Main函数中添加初始化ADXL345的代码：

简单说明一下，前面写入的4个值是设置芯片的工作模式，最后写入的三个值是x、y、z三个方向的校准参数。由于ADXL345传感器有初始误差（网上有说法是X、Y方向误差不大，Z轴可能误差达到几个g；我的这个芯片X、Y、轴基本正常，Z轴有大约0.6g左右的误差），可以写入一组测好的参数，让它输出时自动减掉这个值，达到去除初始误差的目的，我这里在Z轴写入了f0，校准后基本正常。

主循环内添加循环读取ADXL345数值的代码：

编译下载运行，可以看到数据输出：

变换传感器方向，可以看到测出的重力加速度的数值变化。

在使用stm32的硬件i2c时，查了很多资料，挺多网友说stm32的硬件i2c有问题，我用的不多，但是汇总了一些网上的讨论，以作为备忘，万一哪天必须用硬件i2c时也好排查：

a) cubemx生成的代码，初始化i2c的时钟要提到GPIO初始化之前；

b) I2c的速率不能过高，有说法是50k以下基本无问题，100k以上运行时间久了会出问题；

c) 某些带FSMC模块的stm32型号，由于FSMC和I2C1模块共用了PB7引脚，会使得I2C1不能正常启动；即使没有使用FSMC只是打开了FSMC的时钟也会影响，解决办法是改用I2C2或者重定义I2C的时钟线和数据线到PB8、9引脚；或者关掉FSMC的时钟；

d）硬件i2c不能被中断打断，否则会出问题；如果使用中断，建议i2c的中断设置为最高优先级。

鉴于有些问题确实不好验证，本人后面开发都使用软件i2c了，效率低一些但可靠性高，并且移植到其他芯片上也比硬件i2c方便很多。