3. 寄存器详解（上）：控制寄存器 CR1、CR2，状态寄存器 SR1、SR2
好，咱们直接进入正题。I2C 外设能不能听话，全看这几个寄存器怎么配。今天先啃掉四个最核心的：CR1、CR2、SR1、SR2。说白了，CR 是发号施令的，SR 是汇报状态的。搞懂它们，驱动就写好了一半。
3.1 控制寄存器 CR1：I2C 外设的“总开关”
CR1 是 16 位的，但实际用到的位不多。我习惯把它分成三组来看：使能位、中断使能位、以及协议配置位。
| 位号 | 名称 | 作用 | 我常用的值 |
|---|---|---|---|
| 15 | SWRST | 软件复位 I2C 外设 | 0（正常） |
| 10 | ACK | 应答使能 | 1（使能应答） |
| 9 | STOP | 产生停止条件 | 由硬件自动清 |
| 8 | START | 产生起始条件 | 由硬件自动清 |
| 6 | PE | 外设使能 | 1（使能） |
| 1 | ITEVTEN | 事件中断使能 | 1（中断模式） |
| 0 | ITBUFEN | 缓冲区中断使能 | 1（中断模式） |
PE 位（位 6）——这是总闸。不置 1，其他位配得再漂亮也没用。我记得刚学 STM32 时，有次调了半天 I2C 没反应，最后发现是 PE 位忘了写。嗯，这种低级错误犯一次就够了。
START 和 STOP 位（位 8、9）——这两个位是“一次性”的。你写 1 进去，硬件就开始干活，干完自动清 0。所以千万别在循环里反复写它们，除非你想让总线乱掉。
ACK 位（位 10）——主机模式下，这个位决定收到数据后是否回 ACK。如果你做的是主机接收，记得在接收最后一个字节前把它清 0，不然从机以为你还要继续收。
3.2 控制寄存器 CR2：时钟与 DMA 配置
CR2 主要干两件事：设置 I2C 时钟频率，以及配置 DMA 传输。16 位寄存器里，低 6 位是 FREQ[5:0]，用来写 APB 时钟频率（单位 MHz）。
举个例子，如果你的 APB1 时钟是 36MHz，那 FREQ 就写 36。为什么？因为 I2C 硬件需要知道总线时钟，才能正确生成 SCL 的时序。写错了，通信速率就不对。
我个人建议：FREQ 的值一定要和实际 APB 时钟严格对应。之前有个项目，同事把 36MHz 写成了 40，结果 I2C 在高速模式下老是丢数据。查了两天才找到原因。
| 位号 | 名称 | 作用 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 5:0 | FREQ[5:0] | APB 时钟频率 | 2MHz ~ 50MHz，写实际值 |
| 11 | ITERREN | 错误中断使能 | 建议开启 |
| 12 | DMAEN | DMA 请求使能 | 大数据量传输时用 |
| 14 | LAST | DMA 最后传输标志 | 配合 DMA 使用 |
CR2 里还有 ITERREN（位 11），这是错误中断使能。我强烈建议你在调试阶段把它打开。一旦 I2C 出现仲裁丢失、应答失败之类的问题，能立刻进中断抓住现场。
3.3 状态寄存器 SR1：通信过程的“仪表盘”
SR1 是 16 位的，但只用到了低 10 位。每个位都代表一个事件或错误状态。你想想看，I2C 通信过程中，硬件会不断更新这些位，你的代码就是通过读它们来判断下一步该做什么。
| 位号 | 名称 | 含义 | 触发条件 |
|---|---|---|---|
| 7 | TxE | 发送缓冲区空 | DR 寄存器已空，可写新数据 |
| 6 | RxNE | 接收缓冲区非空 | DR 寄存器有数据待读 |
| 5 | SB | 起始条件已发送 | 主机模式下 START 位完成 |
| 4 | ADDR | 地址已发送/匹配 | 主机发送地址后，或从机地址匹配 |
| 3 | BTF | 字节传输完成 | 移位寄存器和 DR 都空 |
| 2 | AF | 应答失败 | 未收到 ACK |
| 1 | ARLO | 仲裁丢失 | 多主机冲突 |
| 0 | BERR | 总线错误 | 起始/停止条件位置错误 |
SB 位（位 5）——当你写 START 位后，硬件发送起始条件成功，SB 就会置 1。这时候你应该去写从机地址。注意：SB 位需要用软件清 0，方法是先读 SR1，再写 DR。
ADDR 位（位 4）——这个位很有意思。主机模式下，它表示地址字节已经发送完毕并收到了 ACK。从机模式下，它表示收到了匹配的地址。清 0 的方式是读 SR1 再读 SR2。嗯，这里有个坑：必须先读 SR1，再读 SR2，顺序反了清不掉。
TxE 和 RxNE（位 7、6）——这两个是中断模式下最常用的位。TxE 为 1 表示可以写数据到 DR，RxNE 为 1 表示可以从 DR 读数据。我一般在中断服务函数里就盯着这两个位。
3.4 状态寄存器 SR2：补充信息与从机状态
SR2 不像 SR1 那么常用，但有几个位在特定场景下非常关键。尤其是做从机设备时，SR2 几乎是必读的。
| 位号 | 名称 | 含义 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| 7 | PEC | 数据包错误校验 | SMBus 模式 |
| 6 | F/S | 主从模式标志 | 0=从机，1=主机 |
| 5 | DUALF | 双地址标志 | 使能双地址时 |
| 4 | GENCALL | 广播呼叫标志 | 收到 0x00 地址 |
| 1 | MSL | 主从模式位 | 0=从机，1=主机 |
| 0 | BUSY | 总线忙标志 | 检测总线是否被占用 |
BUSY 位（位 0）——这个位我几乎每次写 I2C 驱动都会用。在发起通信前，先读一下 BUSY 位，如果为 1 就等待或重试。你想想看，如果总线上有其他主机在通信，你强行发 START，不就乱套了吗？
MSL 位（位 1）——用来判断当前设备是主机还是从机。在从机模式下，如果收到 STOP 条件，MSL 会清 0。我曾在调试从机接收时，用这个位来判断主机是否结束了传输。
SR2 还有一个特殊用法：清除 ADDR 位时必须读它。前面说了，清 ADDR 位要“读 SR1 再读 SR2”。这个操作会同时把 SR2 的某些位也更新，所以读 SR2 时要注意顺序。
3.5 知识结构图：四个寄存器的协作关系
下面这张图展示了 CR1、CR2、SR1、SR2 在 I2C 通信中的角色和交互方式。你可以看到，控制寄存器负责“发令”，状态寄存器负责“汇报”，而数据寄存器 DR 是它们之间的桥梁。
3.6 实战要点总结
- CR1 的 PE 位是总开关——先使能，再配其他。复位后默认是 0。
- CR2 的 FREQ 必须写对——与实际 APB 时钟一致，否则时序全乱。
- SR1 的状态位是驱动核心——SB、ADDR、TxE、RxNE 这四个位，中断服务函数里天天见。
- 清标志位有固定顺序——ADDR 位必须“读 SR1 再读 SR2”，顺序不能错。
- SR2 的 BUSY 位用来防冲突——多主机环境或重试逻辑中必用。