STM32 自举程序中使用的 I2C 协议

前言

本应用笔记说明了 STM32 微控制器自举程序中使用的 I2C 协议。它详细说明了每个支持的指令。

若需器件自举程序 I2C 硬件资源和要求的更多信息，请参考应用笔记 AN2606 “STM32 微控制器系统存储器自举模式 ”。

1 I2C 自举程序代码序列

注： 在 AN2606 中规定了每个产品自举程序的 I2C 从地址。进入系统存储器自举模式后，并且此时 STM32 微控制器已配置好 （若需更详细信息，请参考您的 STM32 系统存储器自举模式应用笔记），自举程序代码开始扫描 I2C_SDA 线引脚，等待检测它自身在总线上的地址。检测到之后， I2C 自举程序固件开始接收主机指令。

2 自举程序指令集

从 V1.1 协议版本开始支持 "No Stretch" 指令，当自举程序完成操作之前主机必须长时间等待时，它可以支持更好的进行指令管理。

只要可能，强烈建议使用 "No Stretch" 指令而不使用相应的普通指令。

支持的指令列于表 2 中。

No-Stretch 指令

当自举程序执行操作时， No-Stretch 指令可执行 Write、 Erase、 Write Protect、 WriteUnprotect、 Read Protect、 Read Unprotect 操作而不延长 I2C 线。当自举程序执行的操作需要等待时间时，这些指令允许与总线上的其它器件通信。

这些指令与标准指令的不同之处在于指令结束：当主机在指令结束要求 ACK/NACK 时，自举程序不会延长 I2C 线，而是使用第三种状态 ——Busy （0x76）来响应。当主机收到Busy 状态时，它会再对状态轮询，读取一个字节，直到收到 ACK 或 NACK 响应。

通信安全

从编程主机到器件的所有通信都经过校验和验证。接收的数据字节块都经过异或计算。所有字节异或计算后算出一个字节，加到每次通信的末尾 （校验和字节）。对所有收到的字节 —— 数据 + 校验和 —— 做异或计算，最后结果必须为 0x00。

对每个指令，主机会发送一个字节及其补码 （异或 = 0x00）。

每个包或接受 （ACK 应答）或丢弃 （NACK 应答）：
• ACK = 0x79
• NACK = 0x1F

对于 No-Stretch 指令，当操作正在进行时，会发送 Busy 状态而不是 ACK 或 NACK：

• BUSY= 0x76

注： 主机的帧可为下列之一：
• 发送指令帧：主机作为主发送端发起通信，向器件发送两字节：命令代码 + XOR。
• 等待 ACK/NACK 帧：主机作为主接收端发起 I2C 通信，从器件接收一个字节：ACK 或NACK 或 BUSY。
• 接收数据帧：主机作为主接收端发起 I2C 通信，从器件收到响应。收到的字节数取决于指令。
• 发送数据帧：主机作为主发送端发起 I2C 通信，向器件发送需要的字节。发送的字节数取决于指令。

小心： I2C 通信实现了超时机制，这是自举程序指令正确执行所必需要考虑的。此超时在同一指令的两个 I2C 帧间实现。例如，对于 Write memory 指令，在指令发送帧和地址存储器发送帧之间有超时机制。 此外也将在同一 I2C 帧中的两个连续数据接收或发送实例之间插入同一超时周期。如果超时周期已过，则生成系统复位以避免自举程序崩溃。有关每种 STM32 产品的 I2C超时值，请参考 AN2606， “I2C 自举程序时序特性 ” 一节。

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