STM32入门之I2C总线应用详解（附LM75A温度传感器实战） | 零基础入门STM32第四十九步

师从洋桃电子，杜洋老师

▲ 回顾上期🔍STM32功能介绍—I2C和USART接口 | 零基础入门STM32第十步

一、I2C总线技术解析

1.1 什么是I2C总线？

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是飞利浦公司开发的同步串行通信协议，具有以下核心特点：

• 两线制通信：仅需SCL（时钟线）和SDA（数据线）
• 多主从架构：支持多个主设备与从设备（最多127个）
• 标准速率：100kHz（标准模式），400kHz（快速模式）
• 地址寻址：每个设备拥有唯一7位地址

▲新版I2C范围中新增了10位地址模式，最大器件地址数量可达1023个。

1.2 电路连接规范

关键连接要点：

1. 上拉电阻：1kΩ~10kΩ（推荐4.7kΩ）
   • 确保总线空闲时为高电平
   • 电阻值影响上升沿时间
2. 开漏输出：所有设备必须配置为开漏模式
3. 共地连接：所有设备必须共地
4. 布线限制：总线长度建议不超过2米

二、I2C应用层协议解析

2.1 通信时序流程

▲ 🔍I2C总线规范（中文）

2.2 器件地址分配

▲ 🔍LM75（温度传感器）

三、LM75A温度传感器深度解析

3.1 内部结构原理

主要特性：

• 测量范围：-55℃~+125℃
• 精度：±2℃（-25℃~+100℃）
• 分辨率：0.125℃
• 内置9位ADC

3.2 温度数据格式

Temp 数据

MSB字节：
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 |   => 整数部分
LSB字节：
| 7  | 6  | 5  | 4  | 3  | 2  | 1 | 0 |   => 小数部分（0.125℃/bit）

示例数据解析：

• 原始数据：0xC890（二进制1100100010010000）
• 温度值 = 11001000.10010000b
  = 200.125℃（需转换为补码）

四、温度读取实战流程

4.1 操作步骤图解

4.2 数据处理技巧

1. 补码转换：最高位为符号位
   • 正温度：直接转换
   • 负温度：取反加1
2. 精度处理：

   float temp = (raw_data >> 5) * 0.125;
   

3. 滤波处理：建议取多次平均值

▲ 完整工程代码示例⏬温度传感器数码管显示程序

五、典型应用场景

常见问题解决方案：

1. 总线锁死：重新初始化I2C
2. 地址冲突：修改从设备地址选择位
3. 波形畸变：减小上拉电阻值
4. 通信失败：检查共地连接

六、总结与展望

I2C总线作为经典的双线制通信协议，在STM32开发中具有重要地位。掌握以下要点可提升开发效率：

• 正确配置GPIO为复用开漏模式
• 合理选择上拉电阻值
• 准确理解器件地址分配规则
• 熟练掌握温度传感器的数据解析方法

七、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32F103xx官方数据手册
[3] STM32F103X8-B数据手册（中文）
[4] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[5] I2C总线规范（中文）
[6] LM75（温度传感器）数据手册+编程说明+应用
[7] 温度传感器数码管显示程序

📌 下期预告：下一期将探讨I2C驱动程序分析，欢迎持续关注！

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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：

• v1.0 初始版本（2025-03-06）