I2C 江科大 STM32
一、开漏输出
- 开漏只有两个动作
- 写 0：MOS 导通，主动拉低总线（输出低）
- 写 1：MOS 断开，释放总线（高阻，不驱动）
✅ 重点：写 1不是芯片输出高；全部设备释放后，靠 4.7K 上拉电阻把总线拉成高电平
- 线与逻辑 任意一个设备拉低 → 总线低（一票拉低）；全部释放，总线才会变高
不会短路原因：所有设备都不能主动推高电平，不会出现一高一低对撞
- 软件 I2C（江科大） GPIO固定开漏输出，硬件模式全程不变
- 通信【输出】：控制 MOS 拉低总线，改变总线电平
- 通信【输入】：MOS 保持断开，不碰总线，读取总线电平
比喻：总线 = 绳子，上拉 = 弹簧；设备手只能往下拽，不能向上推
二、1 主机 + 1 从机 SDA 通信（SCL 永远主机控制，从机只读 SCL）
- 主机发数据（主机输出，从机输入） 主机控制 MOS 拉低 / 释放 SDA；从机 MOS 断开，只读取 SDA 电平 bit0 拉低，bit1 释放
- ACK 应答（主机输入，从机输出） 主机释放 SDA，读取电平；选中从机拉低 SDA，表示应答 ACK
- 主机读数据（从机输出，主机输入） 主机释放 SDA、只产生时钟；从机控制 MOS 输出 bit0/bit1
三、多从机 I2C总线
- 硬件：所有设备 SCL 并联、SDA 并联；共用一组 STM32 引脚
- 单主机规则：从机不能主动发数据，等待主机发地址点名
- 流程：起始信号→发从机地址→全部从机接收；地址匹配的从机回复 ACK，其余从机静默不驱动总线，主机和选中从机通信
- 坑：同总线不能有地址冲突；所有设备必须共 GND
四、疑问1：同样都是「放手（MOS 断开，写 1）」，什么时候代表【输出 bit1】，什么时候代表【切换成通信输入，读总线】？
✅ 一句话结论：硬件动作完全一样（都是写 1，MOS 断开，放手）。区别不在硬件，而在【当前通信阶段的约定，谁拥有总线控制权】。
两个场景，硬件动作一模一样，含义不同
前提：GPIO 硬件始终是开漏输出模式，没有切换硬件输入模式动作：写 1 → MOS 断开，放手释放总线。
场景 1：我是发送方，我要【输出 bit=1】
👉总线控制权在我手上，现在轮到我发 bit。 我写 1（放手）。 含义：我主动发送 bit1。 其他所有设备都约定好：现在你们全部保持放手，不要拉低总线。 于是总线被上拉电阻拉高，代表 bit1。
例子：主机发送数据，发送 bit1。主机放手，所有从机本来就保持放手，总线变高，这就是主机输出 bit1。
场景 2：我是接收方，我要【读别人的数据（通信输入）】
👉总线控制权交给对方，轮到对方来发 bit。 我写 1（放手）。 含义：我不碰总线，把总线交给对方设备驱动，我只负责读取总线上的电平。 对方设备可以选择拉低（发 0）或者放手（发 1），我只是观察者。
例子：ACK 应答阶段，主机要读从机应答。主机放手，把总线交给从机；从机可以拉低 SDA，主机读取电平。
对比看（硬件动作完全相同，只是角色不一样）
表格
| 场景 | 我方动作 | 总线控制权 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 我方发送 bit1 | 写 1，MOS 断开，放手 | 在我手里，我负责发 bit | 输出 bit1 |
| 我方准备接收数据 | 写 1，MOS 断开，放手 | 交给对方，对方发 bit | 通信输入，只读不驱动 |
关键判断规则（你用来区分的依据）
看当前通信时序，轮到谁来驱动 SDA 总线：
- ✅轮到我发数据 → 我控制 MOS，拉低 = 发 0；放手 = 发 1（输出 bit1）
- ✅轮到对方发数据 → 我全程放手，不去拉低总线，只读取总线电平（通信输入）
硬件上的 “放手” 本身没有自带标记，不会自动区分是输出 1 还是输入。 区分这件事，是软件代码靠 I2C 时序协议来规定的。 代码走到哪一步，就知道现在是谁拥有总线控制权。
绳子比喻升级
一根带弹簧（上拉电阻）的绳子。
- 轮到我发信号：我的手控制绳子
- 往下拽（拉低）→发 0
- 松手（放手）→发 1，弹簧拉高绳子
- 轮到对方发信号：我必须把手松开，不动绳子。对方的手来控制拽不拽绳子。我只盯着绳子高度，看对方发的是什么信号。
两种情况我的手都是松开的！ 区别：是谁有权去拽绳子。
举 I2C 真实例子
- 主机发送地址 bit1：轮到主机发，主机放手 →输出 bit1
- 发送完地址，等待 ACK：轮到从机驱动 SDA，主机放手 →主机进入通信输入，读应答
两个动作，主机都是写 1 放手。 但是代码时序不同，角色不同，含义完全不一样。
一句话记
硬件动作相同，含义由通信时序决定。轮到我发，放手就是输出 bit1；轮到对方发，放手就是我进入输入（只读）。
疑问2：同样都是「放手（MOS 断开，写 1）」，什么时候代表【输出 bit1】，什么时候代表【切换成通信输入，读总线】？
硬件动作一模一样，是主机点名 + 通信时序，规定了当前是谁掌握总线的驱动权。
绳子比喻升级
很多个人抓同一根带弹簧的绳子。
- 主机先喊名字（点名）：“AT24C02！”
- AT24C02 听到，应答一声（拽一下绳子，ACK）；其他设备听到不是自己名字，手全程不动。 情况 A：主机说，我来告诉你数据（主机写）→ 主机控制拽 / 松手，AT24C02 手松开看绳子。 情况 B：主机说，你来把数据发给我（主机读）→ 主机手松开，AT24C02 控制拽 / 松手，主机看绳子。
极简笔记
- I2C 单主机：主机点名，决定本次通信的对话双方。
- 只有被点名的从机才有资格驱动 SDA；其余从机保持静默，绝不拉低总线。
- 通信阶段分两种角色：谁获得总线驱动权，谁控制 MOS 拉低 / 释放；另一方保持放手，只读取电平。
- 同一个 “放手（写 1）” 动作，含义由当前通信角色（谁被点名、轮到谁说）决定。
五、I2C SCL 时钟的作用
一句话：SCL（时钟）用来同步主机和从机，规定什么时候读取 SDA 上的数据。 I2C 是同步通信，收发双方靠同一个时钟节拍，保证采样数据不出错。
SCL 永远由主机产生、主机控制；所有从机只能读取 SCL 电平，绝对不能驱动 SCL 总线。
核心规则：在 SCL 高电平期间采样 SDA 数据
I2C 协议硬性规定：
- SCL =高电平：读取 SDA 线上的 bit（采样，读数据）
- SCL =低电平：可以修改 SDA 的电平（改变 bit）
- 主机把 SCL 拉低（SCL=0）
- 在 SCL 低的时候，主机去改变 SDA 电平（拉低 / 释放，准备好 bit0 或 bit1）
- 主机释放 SCL，SCL 变成高电平
- 从机在 SCL 高电平的时候，读取 SDA 上这一位数据
- 主机再次拉低 SCL，准备下一个 bit
- 主机拉低 SCL=0
- 在 SCL 低的这段时间，从机修改 SDA 电平（准备 bit）
- 主机释放 SCL，SCL 变高
- 主机在 SCL 高电平，读取 SDA 的 bit
- 主机拉低 SCL，进入下一位
- 起始信号：SCL 为高的时候，主机把 SDA 从高拉低
- 停止信号：SCL 为高的时候，主机把 SDA 从低释放变高
补充：为什么串口（USART）不需要时钟？
串口是异步通信，双方预先约定波特率，各自用自己内部的时钟。 I2C 是同步通信，主机输出统一时钟 SCL，所有设备跟着主机的时钟节拍干活。
一句话浓缩到笔记
SCL 时钟由主机产生，作用：统一节拍；SCL 低电平允许改变 SDA，SCL 高电平采样读取 SDA 数据；从机只监听 SCL，不能驱动 SCL。
