I2C简介
I2C 是 PHILIPS 公司开发的一种半双工、双向二线制同步串行总线。
两线制代表 I2C 只需两根信号线，一根数据线 SDA，另一根是时钟线 SCL。这个也是I2C的优势所在，虽然传输速率较慢，但是占用引脚数量少，在引脚资源紧张的芯片上就特别好用。
I2C 总线允许挂载多个主设备，但总线时钟同一时刻只能由一个主设备产生，并且要求每个连接到总线上的器件都有唯一的 I2C 地址，从设备可以被主设备寻址。那么我们想要在同一个I2C总线上使用多个主设备。
这里善于思考的同学可能就会想到如果我们想要在同一个I2C总线上并联两个一样的设备ID冲突怎么办呢？
之后带大家看传感器的Datasheet的时候，就会发现传感器上面有一个ADDR引脚，根据它引脚电平高低会切换ID号，这样就可以避免ID冲突了。
I2C
通信具有几类信号
开始信号S：当SCL处于高电平时，SDA从高电平拉低至低电平，代表数据传输的开始
结束信号P：当SCL处于高电平时，SDA从低电平拉高至高电平，代表数据传输结束
数据信号：数据信号每次都传输8位数据，每一位数据都在一个时钟周期内传递，当SCL处于高电平时，SDA数据线上的电平需要稳定，当SCL处于低电平的时候，SDA数据线上的电平才允许改变。
应答信号ACK/NACK：应答信号是主机发送8bit数据，从机对主机发送低电平，表示已经接收数据。
整个I2C通信过程理解成收发快递的过程，设备I2C地址理解成学校快递柜的地址，读写位代表寄出和签收快递，寄存器地址则是快递柜上的箱号，而数据便是需要寄出或者签收的快递。整个过程便是如同到学校的快递柜（从机 I2C 地址），对第几号柜箱（寄存器地址）， 进行寄出或者签收快递（数据）的过程。
IST8310简介
IST8310 是一款由 ISentek 公司推出的 3 轴磁场传感器，尺寸为 3.03.01.0mm，支持快速 I2C 通信，可达 400kHz，14 位磁场数据，测量范围可达1600uT（x，y-axis）和 2500uT（z-axis）， 最高 200Hz 输出频率。使用IST8310磁力计可以检测地磁场强度，用于计算磁场角度。
下图为IST8310的引脚功能表
此外我们可以整理等下我们会用到的GPIO引脚
以及我们可以看一下从机地址的设置，在这个芯片之后从机地址的设置是通过CAD0和CAD1两个引脚设置的，这样可以实现设置四个不同的地址。
下面是
开发板的原理图，我们可以看到下面CAD0和CAD1引脚都浮空了，根据上图可以得知，这个IST8310的从机地址为0x0E与原理图中标注的一致。
CubeMX配置
首先我们开始看到我们的原理图上。
根据上面两个图我们可以发现这个IST8310是挂载在I2C总线上面的。
STM32上I2C3_SCL在PA8，I2C_SDA在PC9，DRDY数据准备引脚在PG3，复位RSTN引脚在PG6，接着在CubeMX进行相应的配置。
之后我们可以看到我们在CubeMX中配置的东西实际上都在board文件之中，其中board.c文件里面为我们的时钟树配置，stm32f4xx_hal_msp.c里的就是我们上面设置的那些引脚配置
这里就是刚刚I2C3配置的函数，为啥突然开始讲这个主要也是实习时发现大部分情况下是没有STM32可以用的，也就不能用CubeMX那么轻松的配置了，pintopin替换直接把国产芯片当作STM32使用总感觉会出问题，因此还是学习自己配置的方法。
else if（hi2c-》Instance==I2C3）
{
/* USER CODE BEGIN I2C3_MspInit 0 */
/* USER CODE END I2C3_MspInit 0 */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE（）;
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE（）;
/**I2C3 GPIO Configura
tion
PC9 ------》 I2C3_SDA
PA8 ------》 I2C3_SCL
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_I2C3;
HAL_GPIO_Init（GPIOC， &GPIO_InitStruct）;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_I2C3;
HAL_GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStruct）;
/* Peripheral clock enable */
__HAL_RCC_I2C3_CLK_ENABLE（）;
/* USER CODE BEGIN I2C3_MspInit 1 */
/* USER CODE END I2C3_MspInit 1 */
}
代码编写
首先在RT-Thread Settings组件中打开I2C设备驱动程序
menuconfig BSP_USING_I2C3
bool “Enable I2C3 BUS （software simulation）”
default n
select RT_USING_I2C
select RT_USING_I2C_BITOPS
select RT_USING_PIN
if BSP_USING_I2C3
comment “Notice： PA8 --》 8; PC9 --》 41”
config BSP_I2C3_SCL_PIN
int “i2c1 scl pin number”
default 8
config BSP_I2C3_SDA_PIN
int “I2C1 sda pin number”
default 41
endif
配置完后我们来看一下几个重要的实现函数
i2c写入寄存器的函数
rt_err_t ist8310_iic_write（rt_uint8_t write_addr， rt_uint8_t data， rt_uint32_t number）
{
rt_uint8_t buf［2］;
buf［0］ = write_addr;
buf［1］ = data;
rt_size_t result;
result = rt_i2c_master_send（ist8310_i2c_bus， IST8310_ADDR， RT_I2C_WR， buf， 2）;
rt_thread_mdelay（10）;
if （result == 2）
{
rt_kprintf（“IST8310 write failed，ERR is：%drn”， result）;
return -RT_ERROR;
}
}
关于读取，写入这里引用上面推荐视频里的一幅图
这里我们函数的实现也是按照这个原理，rt_i2c_master_send首先将设备的地址IST8310_ADDR，加上读写位RT_I2C_WR发送
之后我们定义的buf缓冲区中装着的就是我们要发送的寄存器地址write_addr，和要写入的数据data。
需要注意的是rt_i2c_master_send返回的是发送的消息的个数，且不包含一开始发送的设备地址IST8310_ADDR的。
下面的读取函数也是同理的，先发送想要读取的read_addr，然后利用rt_i2c_master_recv函数进行读取。
rt_err_t ist8310_iic_read（rt_uint8_t read_addr， rt_uint32_t len， rt_uint8_t *buf）
{
//通知要读哪个设备的哪个内存地址的内容，（告知是需要读read_addr）
rt_i2c_master_send（ist8310_i2c_bus， IST8310_ADDR， RT_I2C_WR， &read_addr， 1）;
//读取到的内容存入buf
rt_i2c_master_recv（ist8310_i2c_bus， IST8310_ADDR， RT_I2C_RD， buf， len）; //地址读数据
}
这样看完大家应该对于i2c的通信方式更加熟悉了。
下面介绍的是读取磁力计值函数ist8310_read_mag
void ist8310_read_mag（float mag［3］）
{
uint8_t buf［6］;
int16_t temp_ist8310_data = 0;
//read the “DATAXL” register （0x03）
ist8310_iic_read（0x03， 6， buf）;
temp_ist8310_data = （int16_t） （（buf［1］ 《《 8） | buf［0］）;
mag［0］ = MAG_SEN * temp_ist8310_data;
temp_ist8310_data = （int16_t） （（buf［3］ 《《 8） | buf［2］）;
mag［1］ = MAG_SEN * temp_ist8310_data;
temp_ist8310_data = （int16_t） （（buf［5］ 《《 8） | buf［4］）;
mag［2］ = MAG_SEN * temp_ist8310_data;
}
我们这里对照表格就可以看到数据寄存器是从0x03开始到0x08结束的，我们使用ist8310_iic_read实际上虽然我们一开始只说明了读取0x03的值，但是根据消息长度的大小，它继续读取下面寄存器的值的。
最后给大家详细一下初始化函数ist8310_init
rt_uint8_t ist8310_init（const char*name）
{
rt_uint8_t temp［2］ = { 0， 0 };
ist8310_i2c_bus = （struct rt_i2c_bus_device *） rt_device_find（name）;
rt_uint8_t res［2］ = { 0， 0 };
rt_uint8_t writeNum = 0;
if （ist8310_i2c_bus == RT_NULL）
{
rt_kprintf（“can‘t find %s device！n”， name）;
}
else
{
ist8310_RST_L（）;
rt_thread_mdelay（sleepTime）;
ist8310_RST_H（）;
rt_thread_mdelay（sleepTime）;
ist8310_IIC_read_single_reg（IST8310_WHO_AM_I， 1， res）;
if （res［0］ ！= IST8310_WHO_AM_I_VALUE）
{
initialized = RT_TRUE;
return IST8310_NO_SENSOR;
}
for （writeNum = 0; writeNum 《 IST8310_WRITE_REG_NUM; writeNum++）
//开启中断，并且设置低电平，平均采样两次，200Hz输出频率
{
ist8310_IIC_write_single_reg（ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［0］，
ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［1］）;
ist8310_delay_us（wait_time）;
ist8310_IIC_read_single_reg（ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［0］， 1， res）;
ist8310_delay_us（wait_time）;
if （res［0］ ！= ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［1］）
{
return ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［2］;
}
}
initialized = RT_TRUE;
return IST8310_NO_ERROR;
}
}
第一个特殊点是读取WHO AM I寄存器，这里是为了确认读取的是ist8310传感器，避免ID冲突或者没有传感器导致后续的通信错误。这里WHO AM I里的值默认是10我们读取到10则说明没有问题。
第二个特殊点就是for循环里面的那些操作，ist8310_write_reg_data_error这个二维数组里面的内容大家可以翻一下最后完整的ist8310.h代码
这里做的事情实际上是对配置寄存器进行写入配置，对应的寄存器即意义如下。大家根据下面的表格就可以计算出相应要写入的值了。
ist8310.c完整代码
//
// Created by Goldengrandpa on 2022/11/4.
//
#include “ist8310.h”
rt_err_t ist8310_iic_write（rt_uint8_t write_addr， rt_uint8_t data， rt_uint32_t number）
{
rt_uint8_t buf［2］;
buf［0］ = write_addr;
buf［1］ = data;
rt_size_t result;
result = rt_i2c_master_send（ist8310_i2c_bus， IST8310_ADDR， RT_I2C_WR， buf， 2）;
rt_thread_mdelay（10）;
if （result == 2）
{
rt_kprintf（“IST8310 write failed，ERR is：%drn”， result）;
return -RT_ERROR;
}
}
void ist8310_delay_us（uint16_t us）
{
uint32_t ticks = 0;
uint32_t told = 0， tnow = 0， tcnt = 0;
uint32_t reload = 0;
reload = SysTick-》LOAD;
ticks = us * 72;
told = SysTick-》VAL;
while （1）
{
tnow = SysTick-》VAL;
if （tnow ！= told）
{
if （tnow 《 told）
{
tcnt += told - tnow;
}
else
{
tcnt += reload - tnow + told;
}
told = tnow;
if （tcnt 》= ticks）
{
break;
}
}
}
}
rt_err_t ist8310_iic_read（rt_uint8_t read_addr， rt_uint32_t len， rt_uint8_t *buf）
{
//通知要读哪个设备的哪个内存地址的内容，（告知是需要读read_addr）
rt_i2c_master_send（ist8310_i2c_bus， IST8310_ADDR， RT_I2C_WR， &read_addr， 1）;
//读取到的内容存入buf
rt_i2c_master_recv（ist8310_i2c_bus， IST8310_ADDR， RT_I2C_RD， buf， len）; //地址读数据
}
rt_err_t ist8310_IIC_write_single_reg（rt_uint8_t reg， rt_uint8_t data）
{
rt_uint8_t buf［2］;
buf［0］ = reg;
buf［1］ = data;
if （rt_i2c_master_send（ist8310_i2c_bus， IST8310_ADDR， 0， buf， 2） == 2）
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
uint8_t ist8310_IIC_read_single_reg（rt_uint8_t reg， rt_uint8_t len， rt_uint8_t *buf）
{
struct rt_i2c_msg msgs［2］;
msgs［0］.addr = IST8310_ADDR; /* 从机地址 */
msgs［0］.flags = RT_I2C_WR; /* 写标志 */
msgs［0］.buf = ® /* 从机寄存器地址 */
msgs［0］.len = 1; /* 发送数据字节数 */
msgs［1］.addr = IST8310_ADDR; /* 从机地址 */
msgs［1］.flags = RT_I2C_RD; /* 读标志 */
msgs［1］.buf = buf; /* 读取数据指针 */
msgs［1］.len = len; /* 读取数据字节数 */
if （rt_i2c_transfer（ist8310_i2c_bus， msgs， 2） == 2）
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
void ist8310_RST_H（void）
{
rt_pin_write（IST8310_RSTN_PIN_NUM， 1）;
}
void ist8310_RST_L（void）
{
rt_pin_write（IST8310_RSTN_PIN_NUM， 0）;
}
void ist8310_read_mag（float mag［3］）
{
uint8_t buf［6］;
int16_t temp_ist8310_data = 0;
//read the “DATAXL” register （0x03）
ist8310_iic_read（0x03， 6， buf）;
temp_ist8310_data = （int16_t） （（buf［1］ 《《 8） | buf［0］）;
mag［0］ = MAG_SEN * temp_ist8310_data;
temp_ist8310_data = （int16_t） （（buf［3］ 《《 8） | buf［2］）;
mag［1］ = MAG_SEN * temp_ist8310_data;
temp_ist8310_data = （int16_t） （（buf［5］ 《《 8） | buf［4］）;
mag［2］ = MAG_SEN * temp_ist8310_data;
}
rt_uint8_t ist8310_init（const char*name）
{
rt_uint8_t temp［2］ = { 0， 0 };
ist8310_i2c_bus = （struct rt_i2c_bus_device *） rt_device_find（name）;
rt_uint8_t res［2］ = { 0， 0 };
rt_uint8_t writeNum = 0;
if （ist8310_i2c_bus == RT_NULL）
{
rt_kprintf（“can’t find %s device！n”， name）;
}
else
{
ist8310_RST_L（）;
rt_thread_mdelay（sleepTime）;
ist8310_RST_H（）;
rt_thread_mdelay（sleepTime）;
ist8310_IIC_read_single_reg（IST8310_WHO_AM_I， 1， res）;
if （res［0］ ！= IST8310_WHO_AM_I_VALUE）
{
initialized = RT_TRUE;
return IST8310_NO_SENSOR;
}
for （writeNum = 0; writeNum 《 IST8310_WRITE_REG_NUM; writeNum++）
{
ist8310_IIC_write_single_reg（ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［0］，
ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［1］）;
ist8310_delay_us（wait_time）;
ist8310_IIC_read_single_reg（ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［0］， 1， res）;
ist8310_delay_us（wait_time）;
if （res［0］ ！= ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［1］）
{
return ist8310_write_reg_data_error［writeNum］［2］;
}
}
initialized = RT_TRUE;
return IST8310_NO_ERROR;
}
}
static void i2c_ist8310_sample（int argc， char *argv［］）
{
rt_uint8_t buf;
rt_uint8_t result=0;
float msg［3］ = { 0， 0， 0 };
char name［RT_NAME_MAX］;
if （argc == 2）
{
rt_strncpy（name， argv［1］， RT_NAME_MAX）;
}
else
{
rt_strncpy（name， IST8310_I2C_BUS_NAME， RT_NAME_MAX）;
}
if （！initialized）
{
/* 传感器初始化 */
result=ist8310_init（name）;
}
if （initialized）
{
ist8310_read_mag（msg）;
rt_kprintf（“read ist8310 sensor x：%f y：%f z：%fn”， msg［0］， msg［1］， msg［2］）;
}
else
{
rt_kprintf（“%dn”，result）;
rt_kprintf（“initialize sensor failed！n”）;
}
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT（i2c_ist8310_sample， ist8310_sample）;
ist8310.h
//
// Created by Goldengrandpa on 2022/11/4.
//
#ifndef RTTHREAD_IST8310_H
#define RTTHREAD_IST8310_H
#include 《rtthread.h》
#include 《rtdevice.h》
#include “board.h”
#define IST8310_I2C_BUS_NAME “i2c3” /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */
#define IST8310_ADDR 0X0E /* 从机地址 */
#define IST8310_CALIBRATION_CMD 0xE1 /* 校准命令 */
#define IST8310_NORMAL_CMD 0xA8 /* 一般命令 */
#define IST8310_GET_DATA 0xAC /* 获取数据命令 */
#define IST8310_WRITE_REG_NUM 4
#define IST8310_WHO_AM_I 0x00 //ist8310 “who am I ”
#define IST8310_WHO_AM_I_VALUE 0x10 //device ID
#define IST8310_DATA_READY_BIT 2
#define IST8310_NO_ERROR 0x00
#define IST8310_NO_SENSOR 0x40
static const uint8_t wait_time = 150;
static const uint8_t sleepTime = 50;
#define IST8310_RSTN_PIN_NUM GET_PIN（G，6）
#define MAG_SEN 0.3f //raw int16 data change to uT unit. 原始整型数据变成 单位ut
typedef struct ist8310_real_data_t
{
uint8_t status;
float mag［3］;
} ist8310_real_data_t;
//the first column:the registers of IST8310. 第一列：IST8310的寄存器
//the second column： the value to be writed to the registers.第二列：需要写入的寄存器值
//the third column： return error value.第三列：返回的错误码
static const rt_uint8_t ist8310_write_reg_data_error［IST8310_WRITE_REG_NUM］［3］ ={
{0x0B， 0x08， 0x01}， //enalbe interrupt and low pin polarity.开启中断，并且设置低电平
{0x41， 0x09， 0x02}， //average 2 times.平均采样两次
{0x42， 0xC0， 0x03}， //must be 0xC0. 必须是0xC0
{0x0A， 0x0B， 0x04}}; //200Hz output rate.200Hz输出频率
static struct rt_i2c_bus_device *ist8310_i2c_bus = RT_NULL; /* I2C总线设备句柄 */
static rt_bool_t initialized = RT_FALSE; /* 传感器初始化状态 */
rt_err_t ist8310_iic_write（rt_uint8_t write_addr， rt_uint8_t data， rt_uint32_t number）;
rt_err_t ist8310_iic_read（rt_uint8_t read_addr， rt_uint32_t len， rt_uint8_t *buf）;
void ist8310_read_mag（float mag［3］）;
static void read_mag（struct rt_i2c_bus_device *bus，float *cur_mag）;/*读取磁场*/
void ist8310_RST_H（void）;/*设置RSTN引脚为1*/
void ist8310_RST_L（void）;/*设置RSTN引脚为0*/
void ist8310_delay_us（rt_uint16_t us）;
rt_err_t ist8310_IIC_write_single_reg（rt_uint8_t reg， rt_uint8_t data）;
rt_uint8_t ist8310_IIC_read_single_reg（rt_uint8_t reg， rt_uint8_t len， rt_uint8_t *buf）;
static void i2c_ist8310_sample（int argc， char *argv［］）;
#endif //RTTHREAD_IST8310_H
运行结果：
原作者：goldengrandpa
