STM32F3寄存器级开发I2C切换从机地址返回NACK传输失败问题排查

核心故障原因 #

• I2C_CR2寄存器未清残留值导致从机地址错误
  你的I2C_WriteByte函数中对CR2寄存器全部使用|=（或运算）赋值，第一次调用写入加速度计地址0x19<<1后，CR2的SADD（从机地址）位已经被写入对应值，第二次调用写入磁力计地址0x1E<<1时，两个地址做或运算得到错误的混合地址，从机识别不到正确地址自然返回NACK，这是最可能的故障原因。
• 传输逻辑时序错误
  写完两个字节后未等待I2C_ISR_TC（传输完成）标志置1就直接触发STOP条件，可能截断当前传输；且清除STOPCF标志的操作未等待STOP条件硬件完成就执行，会导致I2C状态机异常，影响下一次传输。
• 外设配置不严谨
  配置TIMINGR寄存器时使用|=运算，若寄存器存在非0复位值或上一次配置残留位，会导致I2C时序参数错误；STM32F3的I2C要求配置核心参数时必须先关闭PE外设使能位，否则配置不生效。
• 磁力计硬件地址不匹配
  LSM303AGR的磁力计地址由SA0引脚电平决定，若硬件上SA0接高电平，磁力计的7位地址为0x1F而非0x1E，会导致地址帧NACK。
• 总线状态未复位
  前一次传输产生的错误标志（如NACK、OVR等）未清除，会导致后续传输直接触发异常停止。

修正代码示例 #

修正后的I2C_WriteByte函数 #

void I2C_WriteByte(uint8_t sAddress,uint8_t* sData) {
    // 先清除CR2的传输相关残留位
    I2C1->CR2 &= ~(I2C_CR2_SADD_Msk | I2C_CR2_NBYTES_Msk | I2C_CR2_RD_WRN);
    // 写入新的地址和传输字节数
    I2C1->CR2 |= (0x02 << I2C_CR2_NBYTES_Pos) | sAddress;
    // 清空所有错误标志
    I2C1->ICR = 0xFFFFFFFF;
    // 发起起始
    I2C1->CR2 |= I2C_CR2_START;
    
    // 发送第一个字节
    while(!(I2C1->ISR & I2C_ISR_TXIS)) {
        // 加NACK错误判断，避免卡死
        if(I2C1->ISR & I2C_ISR_NACKF) {
            I2C1->ICR |= I2C_ICR_NACKCF;
            I2C1->CR2 |= I2C_CR2_STOP;
            return;
        }
    }
    I2C1->TXDR = sData[0];
    
    // 发送第二个字节
    while(!(I2C1->ISR & I2C_ISR_TXIS)) {
        if(I2C1->ISR & I2C_ISR_NACKF) {
            I2C1->ICR |= I2C_ICR_NACKCF;
            I2C1->CR2 |= I2C_CR2_STOP;
            return;
        }
    }
    I2C1->TXDR = sData[1];
    
    // 等待传输完成
    while(!(I2C1->ISR & I2C_ISR_TC));
    // 触发STOP
    I2C1->CR2 |= I2C_CR2_STOP;
    // 等待STOP完成再清标志
    while(I2C1->CR2 & I2C_CR2_STOP);
    I2C1->ICR |= I2C_ICR_STOPCF;
}

I2C初始化部分修正建议 #

// 配置TIMINGR前先关闭I2C，且直接赋值不要用|=
I2C1->CR1 &= ~I2C_CR1_PE;
I2C1->TIMINGR = 0x2010091A; // 直接赋值，避免残留位
I2C1->CR1 |= I2C_CR1_PE|I2C_CR1_RXDMAEN;

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user13909066