一、实验目的

1、掌握STM32F103I2C传输程序设计流程；

2、熟悉STM32固件库的基本使用。

二、实验原理

1、本案例利用I/O端口通过KEY01按键来控制STM32F103R6向24C02写入“hello”，通过另外一个按键KEY02来控制STM32F103R6从24C02读取“hello”（对应十六进制为“68 65 6c 6f”），并通过一个I2C模拟器显示相关信息。同时，用户可以通过USMART控制在24C02的任意地址写入和读取数据。

三、实验设备和器材

电脑、Keil uVision5软件、Proteus 8 Professional软件

四、实验内容和步骤

4.1 代码开发

按照书本中实验流程在Keil中完成I2C传输实验的代码开发；

4.2 原理图设计

在Proteus中完成原理图的设计，如图7所示。

图7 I2C传输实验原理图

五、实验记录和实验结果

5.1 实验效果记录（附照片即可）

5.2 实验效果说明

在I2C模拟器上显示相应的写入和读取信息，通过仿真环境验证这些操作的正确性。用户能够清楚地看到数据在STM32F103R6和24C02之间的正确传输和存储。写入数据“Hello”，读出“68 65 6c 6f”的十六进制表示。

六、实验预习要求

1. 实验前认真阅读本实验指导；
2. 熟悉书本中相关操作及相关器件。
3. 完成5.1和5.2内容。

七、思考题

1. I2C通信传输的特点

1. 双线制：I2C通信使用两根线路：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。这种双线制简化了硬件连接，使得设备之间的通信更为简便和可靠。

1. 主从结构：在I2C通信中，总是存在一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）。主设备负责发起通信、生成时钟信号和控制总线访问，而从设备则被动响应主设备的指令。

1. 多主机制：I2C协议支持多主设备，即在同一条总线上可以连接多个主设备，但每个时刻只能有一个主设备处于活跃状态。这种机制允许设备根据优先级来进行总线访问。

1. 地址寻址：每个I2C设备都有一个唯一的7位或10位地址，用于在总线上标识自己。主设备通过发送目标设备的地址来选择要与之通信的从设备。

1. 同步传输：I2C通信是同步的，即传输的时钟信号（SCL线）由主设备生成和控制。数据线（SDA线）上的数据传输依赖于时钟信号的节拍，数据的传输速率取决于时钟频率和总线负载。

1. 协议灵活性：I2C协议支持多种数据传输模式，如标准模式（100 kbit/s）、快速模式（400 kbit/s）、高速模式（3.4 Mbit/s）和超高速模式（5 Mbit/s）。这种灵活性允许在不同需求下调整通信速率。

1. 应用广泛：由于其简单、可靠和灵活的特性，I2C通信协议被广泛应用于各种电子设备和系统中，如传感器、存储器（如EEPROM）、显示屏、ADC（模数转换器）等。

2、使用I2C通信的配置流程

1. 硬件连接：确保正确连接I2C总线的物理线路。一般来说，需要连接至少两根线：SDA（数据线）和SCL（时钟线）。这些线需要连接到微控制器或者处理器的对应引脚，通常称为SDA和SCL引脚。

1. 引脚配置：在使用的开发环境中，确保配置了正确的引脚功能以及电气特性，如输入/输出模式、上拉电阻等。这通常通过相关的开发工具或者硬件配置文件来完成。

1. I2C控制器初始化：在程序中初始化微控制器或者处理器的I2C控制器。这通常包括设置I2C时钟速率、配置I2C控制器为主设备或从设备，以及启用I2C功能。

1. 地址选择：对于每个连接的I2C从设备，确定其唯一的I2C地址。主设备在进行通信时，需要知道要访问的从设备的地址。

1. 数据传输：使用I2C协议进行数据传输。这包括发送开始条件、发送设备地址、发送数据或请求数据等操作，具体操作顺序和格式依赖于I2C协议的要求和设备的通信需求。

1. 错误处理与调试：实现适当的错误处理机制，以应对可能出现的通信错误，如总线冲突、设备无响应等。调试时可以使用适当的工具或者调试输出来检查通信是否正常。

1. 应用程序集成：将I2C通信集成到具体的应用程序中。这可能涉及到数据处理、设备控制、传感器数据采集等具体任务，确保I2C通信与应用程序的其他部分协调工作。

1. 测试和验证：在实际硬件或者仿真环境中测试I2C通信的功能和稳定性。验证数据的正确性、传输的稳定性以及通信的实时性。