STM32F030与BQ25713 I²C寄存器读写异常问题求助

硬件与现象 #

• 主控：STM32F030，开发环境STM32CubeIDE（HAL库初始化完成，编译调试无报错）
• 外设：TI BQ25713充电芯片，I2C 8位写地址0xD6（对应7位地址0x6B）
• 异常现象：
  • 读取ManufacturerID寄存器（地址0x2E）时，预期值为0x0040，实际得到0x2E41
  • DeviceID、ChargeCurrent等寄存器读写结果均错误
  • 仅AC_STAT寄存器的CHRG_OK位可正常识别输入状态

原代码 #

#define BQ25713_REG_I2C_ADDRESS 0xD6 // I2C 8位写地址（由7位地址0x6B转换）
#define BQ25713_REG_MANUFACTURER_ID 0x2E // MANUFACTURER ID寄存器地址

checkBitsAndControlLEDs(BQ25713_REG_MANUFACTURER_ID);

uint16_t SetI2CData(uint16_t regAddress, uint16_t regValue) {
    HAL_StatusTypeDef status;
    uint8_t regValSet8[2];

    // 拆分LSB和MSB
    regValSet8[0] = regValue & 0xFF;          // LSB
    regValSet8[1] = (regValue >> 8) & 0xFF;   // MSB

    // 检查设备是否就绪
    status = HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, 3, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(300);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    }

    // 写入LSB
    status = HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, regAddress, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, &regValSet8[0], 1, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(300);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    }

    // 写入MSB
    status = HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, regAddress + 1, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, &regValSet8[1], 1, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(300);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    }

    return 0;
}

uint16_t ReadI2CData(uint16_t regAddress) {

    uint8_t readData[2];
    HAL_StatusTypeDef status;

    // 检查设备是否就绪
    status = HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, 3, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(300);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
    }

    // 读取寄存器数据
    status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS | 0x01, regAddress, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, readData, 2, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(10000);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(10000);
    }

    // 组合LSB和MSB
    uint16_t readI2CData = (readData[0] << 8) | readData[1];
    return readI2CData;
}

// 通过LED显示寄存器位状态
void checkBitsAndControlLEDs(uint16_t check_register) {
    uint16_t regData = ReadI2CData(check_register);

    for (int i = 15; i >= 0; i--) {
        if ((regData >> i) & 1) {
            // 位为1时点亮绿色LED（PA2）
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
            HAL_Delay(2500);
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
        } else {
            // 位为0时点亮红色LED（PA1）
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
            HAL_Delay(2500);
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
        }
        HAL_Delay(1000);  // 间隔1秒
    }
}

问题分析与修复方案 #

1. 寄存器地址长度错误（核心问题） #

BQ25713的寄存器地址为8位宽度，但代码中使用I2C_MEMADD_SIZE_16BIT，导致STM32向芯片发送16位地址（如把0x2E当成0x002E发送），完全偏离目标寄存器。

• 修复：将所有HAL_I2C_Mem_Read/HAL_I2C_Mem_Write中的地址长度参数改为I2C_MEMADD_SIZE_8BIT。

2. I2C读地址手动修改错误 #

HAL_I2C_Mem_Read函数会自动根据传入的8位写地址生成对应的读地址（写地址+1），无需手动对地址执行|0x01操作，否则会发送错误的设备地址。

• 修复：HAL_I2C_Mem_Read的设备地址参数直接用BQ25713_REG_I2C_ADDRESS，去掉|0x01。

3. 数据字节序处理错误 #

BQ25713采用小端格式存储16位寄存器数据：LSB（低字节）在前，MSB（高字节）在后。原代码中组合数据时将LSB左移8位，导致字节序反转。

• 修复：读取后的数据组合逻辑改为：

  uint16_t readI2CData = (readData[1] << 8) | readData[0];
  

4. 字写入方式错误 #

BQ25713支持单次字写入（2字节连续传输），无需分两次写入LSB和MSB，原代码中手动偏移寄存器地址regAddress +1会导致写入错误的寄存器位置。

• 修复：合并两次HAL_I2C_Mem_Write为一次，直接写入2字节数据：

  status = HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, regAddress, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, regValSet8, 2, HAL_MAX_DELAY);
  

修正后的关键代码片段 #

修正后的ReadI2CData函数 #

uint16_t ReadI2CData(uint16_t regAddress) {
    uint8_t readData[2];
    HAL_StatusTypeDef status;

    status = HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, 3, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(300);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
    }

    // 修正地址长度为8位，移除手动修改的读地址
    status = HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, regAddress, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, readData, 2, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(10000);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(10000);
    }

    // 修正字节序组合逻辑
    uint16_t readI2CData = (readData[1] << 8) | readData[0];
    return readI2CData;
}

修正后的SetI2CData函数 #

uint16_t SetI2CData(uint16_t regAddress, uint16_t regValue) {
    HAL_StatusTypeDef status;
    uint8_t regValSet8[2];

    regValSet8[0] = regValue & 0xFF;          // LSB
    regValSet8[1] = (regValue >> 8) & 0xFF;   // MSB

    status = HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, 3, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(300);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    }

    // 修正地址长度为8位，单次写入2字节数据
    status = HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, BQ25713_REG_I2C_ADDRESS, regAddress, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, regValSet8, 2, HAL_MAX_DELAY);
    if (status != HAL_OK) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(300);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    }

    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Melisa