Регистры I2C STM32F4

Регистры I2C1, I2C2 и I2C3 STM32F4: формирование START и STOP, ответ ACK, флаги событий и ошибок, частота SCL в режимах Sm и Fm, время фронта, фильтры помех, адреса, прерывания, DMA и SMBus.

Содержание

Регистры блока
Конструктор
I2C_CR1
I2C_CR2
I2C_OAR1
I2C_OAR2
I2C_DR
I2C_SR1
I2C_SR2
I2C_CCR
I2C_TRISE
I2C_FLTR

I2C1, I2C2 и I2C3 STM32F4 тактируются от шины APB1, её частоту в мегагерцах записывают в поле FREQ регистра CR2: от 2 до 50 МГц и не выше частоты самой шины (RM0090, раздел 27.6). По FREQ блок отсчитывает времена установки и удержания данных.

Частоту SCL ведущего задаёт CCR: в режиме Sm CCR = fPCLK1 / (2 × fSCL), в режиме Fm низкий уровень вдвое длиннее высокого (DUTY = 0) или они относятся как 16 к 9 (DUTY = 1). В TRISE записывают наибольшее время нарастания SCL, делённое на период PCLK1, плюс 1. У STM32F42x/43x есть регистр FLTR: аналоговый фильтр помех на входах включён по умолчанию, цифровой подавляет импульсы короче 1–15 периодов PCLK1.

Флаги событий сбрасываются последовательностями обращений: SB — чтением SR1 и записью адреса в DR, ADDR — чтением SR1, затем SR2, BTF — чтением SR1 и обращением к DR, STOPF — чтением SR1 и записью в CR1. Флаги ошибок сбрасываются записью нуля.

Экземпляр	Базовый адрес	Есть у
I2C1	0x4000 5400	всех
I2C2	0x4000 5800	всех
I2C3	0x4000 5C00	всех

Регистры блока

Регистр	Смещение	Назначение	После сброса
I2C_CR1	0x00	Управление: START, STOP, ACK и SMBus	0x0000
I2C_CR2	0x04	Частота шины, прерывания и DMA	0x0000
I2C_OAR1	0x08	Собственный адрес	0x0000
I2C_OAR2	0x0C	Второй адрес для двойной адресации	0x0000
I2C_DR	0x10	Данные	0x0000
I2C_SR1	0x14	Флаги событий и ошибок	0x0000
I2C_SR2	0x18	Состояние шины и режима	0x0000
I2C_CCR	0x1C	Частота SCL ведущего	0x0000
I2C_TRISE	0x20	Время нарастания SCL	0x0002
I2C_FLTR	0x24	Фильтры помех на входах	0x0000

Конструктор значения

Выберите регистр и значения полей — конструктор покажет 32-битное значение и строку на C с макросами CMSIS. Поля, которые вы не меняете, берутся из значения после сброса.

РегистрЭкземпляр

SWRST [15]Программный сброс блока I2CALERT [13]Сигнал SMBALERT (SMBus)PEC [12]Передать или проверить PECPOS [11]К какому байту относится ACK: текущему или следующемуACK [10]Отвечать ACK на принятый байтSTOP [9]Сформировать условие STOPSTART [8]Сформировать условие START (повторный START)NOSTRETCH [7]Запрет растягивания SCL в режиме ведомогоENGC [6]Ответ на общий вызов (адрес 0x00)ENPEC [5]Расчёт контрольного байта PECENARP [4]Протокол ARP шины SMBusSMBTYPE [3]Тип устройства SMBusSMBUS [1]Режим SMBus вместо I2CPE [0]Включение I2C

Значение: 0x00000000

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

I2C1->CR1 = 0x00000000;

I2C_CR1 — управление: START, STOP, ACK и SMBus

Смещение 0x00, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->CR1.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
SWRST	—	ALERT	PEC	POS	ACK	STOP	START	NOSTRETCH	ENGC	ENPEC	ENARP	SMBTYPE	—	SMBUS	PE

SWRST (бит 15) — Программный сброс блока I2C.
ALERT (бит 13) — Сигнал SMBALERT (SMBus).
PEC (бит 12) — Передать или проверить PEC.
POS (бит 11) — К какому байту относится ACK: текущему или следующему.
POS Значение
0 Текущий байт
1 Следующий байт
ACK (бит 10) — Отвечать ACK на принятый байт.
STOP (бит 9) — Сформировать условие STOP.
START (бит 8) — Сформировать условие START (повторный START).
NOSTRETCH (бит 7) — Запрет растягивания SCL в режиме ведомого.
ENGC (бит 6) — Ответ на общий вызов (адрес 0x00).
ENPEC (бит 5) — Расчёт контрольного байта PEC.
ENARP (бит 4) — Протокол ARP шины SMBus.
SMBTYPE (бит 3) — Тип устройства SMBus.
SMBTYPE Значение
0 Ведомое устройство
1 Хост
SMBUS (бит 1) — Режим SMBus вместо I2C.
PE (бит 0) — Включение I2C.

POS	Значение
0	Текущий байт
1	Следующий байт

SMBTYPE	Значение
0	Ведомое устройство
1	Хост

I2C_CR2 — частота шины, прерывания и DMA

Смещение 0x04, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->CR2.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
—			LAST	DMAEN	ITBUFEN	ITEVTEN	ITERREN	—		FREQ

LAST (бит 12) — Следующее окончание DMA — последний байт: ведущий ответит NACK.
DMAEN (бит 11) — Запросы DMA по флагам TxE и RxNE.
ITBUFEN (бит 10) — Прерывания по флагам буфера TxE и RxNE.
ITEVTEN (бит 9) — Прерывания по событиям SB, ADDR, ADD10, STOPF и BTF.
ITERREN (бит 8) — Прерывания по ошибкам.
FREQ (биты 5:0) — Частота шины APB1 в мегагерцах: от 2 до 50.

I2C_OAR1 — собственный адрес

Смещение 0x08, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->OAR1.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
ADDMODE	—					ADD9	ADD8	ADD7	ADD6	ADD5	ADD4	ADD3	ADD2	ADD1	ADD0

ADDMODE (бит 15) — Длина собственного адреса.
ADDMODE Значение
0 7 бит
1 10 бит
ADD0–ADD9 (по биту на каждый y, положение — на карте битов) — Бит y собственного адреса.

ADDMODE	Значение
0	7 бит
1	10 бит

I2C_OAR2 — второй адрес для двойной адресации

Смещение 0x0C, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->OAR2.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
—								ADD2							ENDUAL

ADD2 (биты 7:1) — Второй 7-битный адрес.
ENDUAL (бит 0) — Двойная адресация: ответ и на адрес из OAR2.

I2C_DR — данные

Смещение 0x10, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->DR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
—								DR

DR (биты 7:0) — Байт данных: запись — на передачу, чтение — принятый.

I2C_SR1 — флаги событий и ошибок

Смещение 0x14, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->SR1.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
SMBALERT	TIMEOUT	—	PECERR	OVR	AF	ARLO	BERR	TXE	RXNE	—	STOPF	ADD10	BTF	ADDR	SB

SMBALERT (бит 15) — Событие SMBALERT; сбрасывается записью 0.
TIMEOUT (бит 14) — Таймаут SMBus: SCL в нуле 25 мс и дольше; сбрасывается записью 0.
PECERR (бит 12) — Ошибка PEC при приёме; сбрасывается записью 0.
OVR (бит 11) — Переполнение или опустошение у ведомого с NOSTRETCH = 1; сбрасывается записью 0.
AF (бит 10) — Нет подтверждения ACK; сбрасывается записью 0.
ARLO (бит 9) — Ведущий проиграл арбитраж; сбрасывается записью 0.
BERR (бит 8) — Ошибка шины: START или STOP не на своём месте; сбрасывается записью 0.
TXE (бит 7) — Регистр данных пуст при передаче.
RXNE (бит 6) — В регистре данных принятый байт.
STOPF (бит 4) — Ведомый обнаружил STOP; сброс — чтение SR1 и запись в CR1.
ADD10 (бит 3) — Ведущий отправил первый байт 10-битного адреса.
BTF (бит 2) — Обмен байтом завершён, а регистр данных не обслужен.
ADDR (бит 1) — Адрес отправлен (ведущий) или совпал (ведомый); сброс — чтение SR1, затем SR2.
SB (бит 0) — Условие START сформировано; сброс — чтение SR1 и запись адреса в DR.

I2C_SR2 — состояние шины и режима

Смещение 0x18, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->SR2.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
PEC								DUALF	SMBHOST	SMBDEFAULT	GENCALL	—	TRA	BUSY	MSL

PEC (биты 15:8) — Значение PEC, рассчитанное блоком (при ENPEC = 1).
DUALF (бит 7) — Совпал второй адрес из OAR2.
SMBHOST (бит 6) — Принят адрес хоста SMBus.
SMBDEFAULT (бит 5) — Принят адрес устройства SMBus по умолчанию.
GENCALL (бит 4) — Принят общий вызов.
TRA (бит 2) — Направление: передатчик или приёмник.
TRA Значение
0 Приём
1 Передача
BUSY (бит 1) — Шина занята.
MSL (бит 0) — Режим: ведущий или ведомый.
MSL Значение
0 Ведомый
1 Ведущий

TRA	Значение
0	Приём
1	Передача

MSL	Значение
0	Ведомый
1	Ведущий

I2C_CCR — частота SCL ведущего

Смещение 0x1C, 32 бит, после сброса 0x0000. В коде: I2C1->CCR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
FS	DUTY	—		CCR

FS (бит 15) — Режим ведущего: стандартный или быстрый.
FS Значение
0 Стандартный режим Sm, до 100 кГц
1 Быстрый режим Fm, до 400 кГц
DUTY (бит 14) — Соотношение низкого и высокого уровней SCL в быстром режиме.
DUTY Значение
0 tlow / thigh = 2
1 tlow / thigh = 16 / 9
CCR (биты 11:0) — Делитель SCL ведущего в периодах PCLK1; меняется при PE = 0.

FS	Значение
0	Стандартный режим Sm, до 100 кГц
1	Быстрый режим Fm, до 400 кГц

DUTY	Значение
0	tlow / thigh = 2
1	tlow / thigh = 16 / 9

I2C_TRISE — время нарастания SCL

Смещение 0x20, 32 бит, после сброса 0x0002. В коде: I2C1->TRISE.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
—										TRISE

TRISE (биты 5:0) — Наибольшее время нарастания SCL в периодах PCLK1 плюс 1; меняется при PE = 0.

I2C_FLTR — фильтры помех на входах

Смещение 0x24, 32 бит, после сброса 0x0000; регистр есть только у STM32F427, STM32F429, STM32F437, STM32F439. В коде: I2C1->FLTR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
—											ANOFF	DNF

ANOFF (бит 4) — Выключение аналогового фильтра помех; меняется при PE = 0.
ANOFF Значение
0 Аналоговый фильтр включён
1 Аналоговый фильтр выключен
DNF (биты 3:0) — Цифровой фильтр помех: 0 — выключен, n — подавляет импульсы до n периодов PCLK1.

ANOFF	Значение
0	Аналоговый фильтр включён
1	Аналоговый фильтр выключен

Частые вопросы

Как настроить I2C1 STM32F407 на 100 кГц?

При PCLK1 = 42 МГц: FREQ = 42, CCR = 42 000 000 / (2 × 100 000) = 210, TRISE = 1000 нс / 23,8 нс + 1 = 43. Записывайте CCR и TRISE при PE = 0. Выводы SCL и SDA переведите в режим альтернативной функции AF4 с открытым стоком.

Как сбросить флаг ADDR?

Прочитайте SR1, а за ним SR2. Пока ADDR установлен, SCL удерживается в нуле и обмен не продолжается.

Зачем нужен регистр FLTR?

Он есть у STM32F42x/43x и управляет фильтрами помех на SDA и SCL: ANOFF = 1 выключает аналоговый фильтр, DNF = n включает цифровой, который отсекает импульсы короче n периодов PCLK1. Менять фильтры можно только при выключенном блоке.

Источники

STMicroelectronics. RM0090: Reference manual (Rev 22) — раздел 27.6: описание регистров, назначение полей и значения после сброса
STMicroelectronics. cmsis-device-f4 v2.6.11: заголовки CMSIS stm32f405xx.h, stm32f407xx.h, stm32f415xx.h, stm32f417xx.h, stm32f427xx.h, stm32f429xx.h, stm32f437xx.h, stm32f439xx.h — структуры периферии, смещения, адреса экземпляров и макросы полей; лицензия Apache-2.0

Нашли ошибку в регистрах?