STM32F407 的硬件 I²C（IIC）接口使用相对复杂，需严格遵循时序和配置。以下是关键步骤和代码示例（基于 HAL 库）：

硬件配置要点

1. 引脚复用（以 I2C1 为例）：

   • SCL：PB6（或 PB8）
   • SDA：PB7（或 PB9）
   • 配置为复用开漏输出模式（GPIO_MODE_AF_OD），启用内部/外部上拉电阻（4.7kΩ）。

2. 时钟使能：

   __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
   __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();

初始化步骤

1. GPIO 配置

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 配置 SCL (PB6) 和 SDA (PB7)
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;      // 复用开漏
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;          // 启用上拉
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_I2C1;   // 复用功能 AF4
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

2. I²C 参数配置

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

hi2c1.Instance = I2C1;
hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;             // 100kHz 标准模式
hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;     // 50% 占空比
hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0x00;              // 主设备地址通常设为 0
hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; // 7 位地址
hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;

if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {
  // 错误处理
}

3. 时钟配置（可选）

// 在 HAL_I2C_MspInit() 中自动调用
void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef* hi2c) {
  if(hi2c->Instance == I2C1) {
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    // ... 引脚复用配置
  }
}

常用读写函数

1. 主设备写数据（无寄存器地址）

uint8_t data[] = {0x01, 0x02};
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, DEV_ADDR << 1, data, 2, HAL_MAX_DELAY);

• DEV_ADDR << 1：7 位设备地址左移 1 位（最低位为 R/W 位）。

2. 主设备读数据

uint8_t rx_data[2];
HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, DEV_ADDR << 1, rx_data, 2, HAL_MAX_DELAY);

3. 带寄存器地址的写入

uint8_t reg_addr = 0x10;
uint8_t value = 0xAA;
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, DEV_ADDR << 1, reg_addr, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &value, 1, HAL_MAX_DELAY);

4. 带寄存器地址的读取

uint8_t reg_addr = 0x10;
uint8_t rx_value;
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, DEV_ADDR << 1, reg_addr, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &rx_value, 1, HAL_MAX_DELAY);

常见问题解决

1. 卡死或超时：

   • 检查 SCL/SDA 上拉电阻（必须接 4.7kΩ）。
   • 确保 设备地址正确（7 位地址需左移 1 位）。
   • 降低 ClockSpeed（如 10kHz）调试。

2. 总线错误：

   • 在 HAL_I2C_ErrorCallback() 中处理错误：

     void HAL_I2C_ErrorCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c) {
     if (hi2c->ErrorCode & HAL_I2C_ERROR_AF) { // ACK 失败
      HAL_I2C_Init(hi2c); // 重新初始化
     }
     }

3. 多字节传输：

   • 使用 HAL_I2C_Mem_Write/Read() 传输连续数据。

关键注意事项

• 上拉电阻：硬件 I²C 必须外接 4.7kΩ 上拉电阻（SCL 和 SDA 均需）。
• 时序配置：严格匹配从设备的速度要求（标准模式 100kHz，快速模式 400kHz）。
• 中断/DMA：高实时性场景建议使用中断或 DMA（如 HAL_I2C_Master_Transmit_IT()）。

完整示例参考 STM32CubeF4 库中的 I2C 例程（路径：STM32Cube_FW_F4_Vxx/Projects/Board/I2C）。