如何使用 M030G 系列微控制器 （MCU） 实现 I2C 从 模式支持 400 kbpS？

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要在 M030G 系列微控制器上实现 I2C 从机模式并支持 400 kbps（快速模式），请按照以下步骤操作：

1. 硬件配置

• 
  

  引脚复用：

  
  
  
  
  • 将目标引脚配置为 I2C 功能（如 SDA 和 SCL）。
  
  
  • 使用 SYS->GPB_MFPL 或 SYS->GPB_MFPH 寄存器设置引脚复用功能。
    

    // 示例：配置 PB2 (SCL) 和 PB3 (SDA) 为 I2C0
    
    SYS->GPB_MFPL &= ~(SYS_GPB_MFPL_PB2MFP_Msk | SYS_GPB_MFPL_PB3MFP_Msk);
    
    SYS->GPB_MFPL |= (SYS_GPB_MFPL_PB2MFP_I2C0_SCL | SYS_GPB_MFPL_PB3MFP_I2C0_SDA);

  
  
  
  


• 
  

  上拉电阻：

  
  
  
  
  • 在 SDA 和 SCL 线路上连接外部上拉电阻（通常为 2.2 kΩ）。
  
  
  
  

2. 初始化 I2C 外设

关键寄存器配置：

I2C0->CTL0 = I2C_CTL0_I2CEN_Msk;    // 启用 I2C 控制器

I2C0->TMCTL = I2C_TMCTL_TMEN_Msk;   // 启用时钟管理功能



// 设置时钟分频（假设 HCLK = 48 MHz）

// 目标 I2C_CLK = 400 kHz → 分频值 = (48 MHz / (4 * 400 kHz)) - 1 ≈ 29

I2C0->CLKDIV = 29;



// 配置为从机模式，启用地址响应和时钟延长

I2C0->CTL0 |= (I2C_CTL0_SI_Msk | I2C_CTL0_AA_Msk);



// 设置从机地址（例如 0x50）

I2C0->ADDR0 = (0x50 << 1) & I2C_ADDR0_ADDR_Msk; // 7 位地址模式

I2C0->ADDRCFG = I2C_ADDRCFG_ADDR0EN_Msk;        // 启用地址0

3. 配置中断

// 使能 I2C 中断

I2C0->CTL0 |= I2C_CTL0_INTEN_Msk;

NVIC_EnableIRQ(I2C0_IRQn);



// 在 I2C ISR 中处理事件

void I2C0_IRQHandler(void) {

    uint32_t status = I2C0->STATUS;



    if (status & I2C_STATUS_TOIF_Msk) { /* 处理超时事件 */ }

    if (status & I2C_STATUS_STADIF_Msk) { /* 主机 START 检测 */ }



    // 地址匹配中断（主机寻址本从机）

    if (status & I2C_STATUS_ADDR0IF_Msk) {

        uint32_t data = I2C0->DAT; // 读取接收到的数据

        I2C0->STATUS = I2C_STATUS_ADDR0IF_Msk; // 清除中断标志

    }



    // 数据接收中断

    if (status & I2C_STATUS_DATACKIF_Msk) {

        uint8_t rx_data = I2C0->DAT;

        I2C0->STATUS = I2C_STATUS_DATACKIF_Msk; // 清除标志

    }



    I2C0->CTL0 |= I2C_CTL0_SI_Msk; // 继续通信

}

4. 支持 400 kbps 的关键设置

• 
  

  时钟配置：

  
  
  
  
  • 确保 CLKDIV 寄存器正确分频（如上示例）。
  
  
  • 公式：
    
    ( CLKDIV = frac{HCLK}{4 times text{I2C_CLK}} - 1 )
    
    其中 ( text{I2C_CLK} = 400,000 ) Hz。
  
  
  
  


• 
  

  时序优化：

  
  
  
  
  • 启用内部滤波器抗干扰：
    

    I2C0->TMCTL |= (I2C_TMCTL_FILTERSEL_4 | I2C_TMCTL_FILTEREN_Msk);

  
  
  • 禁用时钟延长（如需高速响应）：
    

    I2C0->CTL0 &= ~I2C_CTL0_AA_Msk; 

  
  
  
  

5. 调试建议

1. 
   

   示波器检查：

   
   
   
   
   • 验证 SCL 频率是否为 400 kHz ±10%。
   
   
   • 观察波形是否干净（无振铃/毛刺）。
   
   
   
   


2. 
   

   错误处理：

   
   
   
   
   • 在 ISR 中监控超时/总线错误标志：
     

     if (I2C0->STATUS & I2C_STATUS_BUSERR_Msk) {
     
      I2C0->STATUS = I2C_STATUS_BUSERR_Msk; // 清除标志
     
      // 重启 I2C 
     
      I2C0->CTL0 &= ~I2C_CTL0_I2CEN_Msk;
     
      I2C0->CTL0 |= I2C_CTL0_I2CEN_Msk;
     
     }

   
   
   
   


3. 
   

   拉电流调整：

   
   
   
   
   • 如果波形上升沿过缓，减小上拉电阻值（如 1.5 kΩ）。
   
   
   
   

6. 完整初始化代码示例

void I2C_Slave_Init(void) {

    // 引脚配置

    SYS->GPB_MFPL &= ~(SYS_GPB_MFPL_PB2MFP_Msk | SYS_GPB_MFPL_PB3MFP_Msk);

    SYS->GPB_MFPL |= (SYS_GPB_MFPL_PB2MFP_I2C0_SCL | SYS_GPB_MFPL_PB3MFP_I2C0_SDA);



    // I2C 控制器使能

    I2C0->CTL0 = I2C_CTL0_I2CEN_Msk;



    // 时钟分频 (48 MHz → 400 kHz)

    I2C0->CLKDIV = (48000000 / (4 * 400000)) - 1;



    // 配置为从机地址 (0x50)

    I2C0->ADDR0 = (0x50 << 1) & I2C_ADDR0_ADDR_Msk;

    I2C0->ADDRCFG = I2C_ADDRCFG_ADDR0EN_Msk;



    // 启用中断

    I2C0->CTL0 |= (I2C_CTL0_INTEN_Msk | I2C_CTL0_SI_Msk | I2C_CTL0_AA_Msk);

    NVIC_EnableIRQ(I2C0_IRQn);



    // 启用滤波器

    I2C0->TMCTL = I2C_TMCTL_TMEN_Msk | I2C_TMCTL_FILTEREN_Msk | (4 << I2C_TMCTL_FILTERSEL_Pos);

}

通过以上配置，M030G 即可作为 I2C 从机在 400 kbps 速率下稳定工作。重点确保时钟分频正确、中断处理高效，并通过硬件措施保证信号完整性。