STM32 I2C通信的核心工作原理是什么？

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I2C通信全称Inter-Integrated Circuit，中文译为集成电路间总线，是由飞利浦公司推出的一种同步串行通信协议，核心优势是仅需两根信号线（SDA数据线、SCL时钟线）即可实现多设备组网通信，大幅简化了硬件布线。

其核心工作原理是“主机主导、从机响应”，总线上仅允许一个主机（如STM32），可挂载多个从设备（如传感器、EEPROM），主机通过发送从机地址选中目标设备，再进行数据收发，未被选中的从设备处于高阻态，不参与总线通信。  

SDA和SCL是I2C总线的核心，两者的电平特性和作用直接决定通信稳定性，关键要点有三点：

一是引脚模式必须为开漏输出，这是由I2C总线的“线与”特性决定的。开漏输出模式下，引脚本身无法输出高电平，仅能拉低电平，高电平需通过外接上拉电阻实现（通常为4.7KΩ）。这种设计的核心优势是避免总线冲突——当多个设备同时发送信号时，只要有一个设备拉低电平，总线电平即为低电平，不会出现推挽输出模式下的电平冲突，保护芯片和引脚不被烧毁。新手常犯的错误是将SDA/SCL配置为推挽输出，直接导致总线电平冲突，通信完全失效。

二是电平标准与电压匹配，I2C总线支持3.3V和5V电压域，STM32通常工作在3.3V，若从设备为5V（如部分EEPROM），需通过电平转换芯片（如PCA9306）实现电压匹配，否则会因电平不兼容导致数据判断错误，甚至损坏芯片。

三是信号时序规范，SDA和SCL的电平变化需严格遵循I2C协议时序，核心时序包括起始位、数据位、应答位、停止位。起始位（S）是通信开始的标志，由主机产生，表现为SCL为高电平时，SDA从高电平拉低到低电平；停止位（P）是通信结束的标志，同样由主机产生，表现为SCL为高电平时，SDA从低电平拉高到高电平；数据位传输时，SCL为高电平时数据有效，SDA电平保持稳定，SCL为低电平时SDA可切换电平；应答位（ACK）是从机接收数据后的响应，表现为SCL为高电平时，SDA被从机拉低为低电平，若未收到应答位，说明通信异常。

掌握这些核心原理和引脚特性，是后续I2C配置、调试的基础。新手在开始配置代码前，建议先对照数据手册，理清SDA/SCL的引脚配置要求和时序规范，再动手实操，可大幅降低故障概率。