4. 从机模式配置：从机地址设定、从模式中断响应与数据收发

好，咱们进入第4章。前面几章我们把主机模式讲透了，从主机怎么发起始条件，到怎么收发数据，再到怎么处理仲裁和时钟拉伸。但I2C总线是个多主从系统，光会当主机不行——你的设备很多时候是作为从机挂在总线上的。比如一个温度传感器、一个EEPROM、一个ADC，它们都是从机。

从机模式说白了就是「被动响应」。主机不发请求，从机就不能主动开口。但被动不等于简单，从机要能正确识别自己的地址，要能及时响应中断，还要能准确收发数据。这里面的坑，我踩过不少。

4.1 从机地址设定：7位地址与10位地址

每个I2C从机设备都有一个唯一的地址。主机就是靠这个地址来选中具体跟谁通信的。地址分两种：7位地址和10位地址。

地址类型	地址范围	可用设备数	典型应用
7位地址	0x08 ~ 0x77	112个	绝大多数传感器、存储器
10位地址	0x0000 ~ 0x03FF	1024个	复杂系统、FPGA、多路复用器

我个人习惯在设计阶段就把地址规划好。一个总线上挂多个同型号传感器时，它们的地址通常通过引脚电平来配置。比如一个温度传感器有A0、A1、A2三个地址引脚，就能组合出8个不同地址。

4.1.1 7位地址的寄存器配置

以STM32为例，从机地址配置在I2C的OAR1寄存器中。代码很简单：

// 设置从机地址为0x32（7位模式）
I2C1->OAR1 = (0x32 << 1) | (1 << 14);  // 左移1位是因为地址位在bit7:1
// bit14置1使能从机地址匹配

嗯，这里要注意：I2C协议中地址是7位，但寄存器里通常左移1位存放，最低位是读写标志位。所以0x32左移1位变成0x64，再写入寄存器。

4.1.2 10位地址的配置

10位地址稍微复杂一点。主机发送10位地址时，先发11110xx作为头字节，再发剩下的8位地址。从机这边要配置两个寄存器：

// 设置10位从机地址为0x02A0
I2C1->OAR2 = 0x02A0;  // 高8位地址
I2C1->OAR1 = (0x02A0 >> 8) | (1 << 15);  // 低2位 + 10位模式使能

4.2 从模式中断响应机制

从机怎么知道主机来找它了？靠中断。I2C从机在检测到起始条件后，会逐位接收地址，然后与自己配置的地址比较。匹配上了，就产生一个中断，通知CPU来处理。

典型的从机中断事件有这几个：

• 地址匹配中断（ADDR）：主机发送的地址与从机地址一致
• 接收数据中断（RXNE）：从机接收到了一个字节数据
• 发送数据中断（TXE）：从机需要发送下一个字节数据
• 停止条件中断（STOP）：主机发送了停止条件

我刚开始做从机驱动时，犯过一个低级错误：中断里没清标志位，结果CPU一直卡在中断里出不来。后来我写了个检查清单：

1. 进入中断后先读状态寄存器，判断是哪个事件
2. 处理完事件后，必须清除对应的中断标志
3. 退出中断前，检查是否还有其他待处理事件

4.3 从机数据收发流程

从机收发数据，核心就是两个方向：主机写从机（从机接收），主机读从机（从机发送）。

4.3.1 主机写从机（从机接收）

流程是这样的：

1. 主机发起始条件 + 从机地址 + 写位（0）
2. 从机地址匹配，产生ADDR中断
3. 从机在中断中确认地址，准备接收数据
4. 主机发一个字节数据，从机产生RXNE中断
5. 从机读DR寄存器，取走数据
6. 重复步骤4-5，直到主机发停止条件

// 从机接收中断处理示例
void I2C1_EV_IRQHandler(void) {
    if (I2C1->SR1 & I2C_SR1_ADDR) {
        // 地址匹配，清除ADDR标志
        uint32_t tmp = I2C1->SR1;
        tmp = I2C1->SR2;
        (void)tmp;
        rx_index = 0;
    }
    
    if (I2C1->SR1 & I2C_SR1_RXNE) {
        // 接收到一个字节
        rx_buffer[rx_index++] = I2C1->DR;
    }
    
    if (I2C1->SR1 & I2C_SR1_STOPF) {
        // 收到停止条件，通信结束
        I2C1->CR1 |= I2C_CR1_PE;  // 清除STOPF
        rx_complete = 1;
    }
}

4.3.2 主机读从机（从机发送）

这个方向容易出问题。主机读从机时，从机要主动发送数据。流程：

1. 主机发起始条件 + 从机地址 + 读位（1）
2. 从机地址匹配，产生ADDR中断
3. 从机在中断中确认地址，准备发送数据
4. 从机往DR寄存器写第一个字节
5. 主机读取数据，从机产生TXE中断
6. 从机在TXE中断中写下一个字节到DR
7. 重复步骤5-6，直到主机发NACK + 停止条件

// 从机发送中断处理示例
void I2C1_EV_IRQHandler(void) {
    if (I2C1->SR1 & I2C_SR1_ADDR) {
        // 地址匹配，准备发送
        uint32_t tmp = I2C1->SR1;
        tmp = I2C1->SR2;
        (void)tmp;
        tx_index = 0;
        // 预写第一个字节
        I2C1->DR = tx_buffer[tx_index++];
    }
    
    if (I2C1->SR1 & I2C_SR1_TXE) {
        // 发送缓冲区空，写下一个字节
        if (tx_index < tx_length) {
            I2C1->DR = tx_buffer[tx_index++];
        }
    }
    
    if (I2C1->SR1 & I2C_SR1_AF) {
        // 收到NACK，主机不想再读了
        I2C1->SR1 &= ~I2C_SR1_AF;  // 清除NACK标志
        tx_complete = 1;
    }
}

4.4 从机模式的核心流程图

下面这张图把从机模式的核心流程串起来了。从等待起始条件开始，到地址匹配，再到数据收发，最后到停止条件结束。

4.5 常见问题与避坑指南

从机模式调试起来比主机麻烦，因为从机是被动的，你没法主动触发事件。我总结几个常见问题：

• 地址不匹配：检查寄存器里的地址值对不对，左移位数对不对，地址模式（7位/10位）有没有配错
• 中断没响应：检查中断使能位有没有开，NVIC里中断优先级有没有配，中断函数名对不对
• 数据错位：从机接收时第一个字节经常丢？检查ADDR中断里有没有读SR2清标志
• 总线卡死：从机没响应导致SCL一直被拉低？检查从机是不是在忙别的任务，中断响应够不够快

从机模式配置说难不难，说简单也不简单。核心就三点：地址配对、中断处理好、数据收发流程走对。把这三点吃透了，从机驱动就稳了。