【国信长天蓝桥杯】STM32G431 IIC实战：从零构建24C02数据存储与MCP4017电阻调节系统

1. 项目背景与硬件准备

对于参加蓝桥杯嵌入式组比赛的同学来说，掌握IIC总线通信是必备技能。STM32G431作为比赛指定开发平台，其IIC接口可以同时连接多个外设，这在比赛中非常实用。我们这次要构建的系统包含两个关键器件：24C02 EEPROM存储芯片和MCP4017数字电位器。前者用于保存比赛中的关键数据，后者可以用来动态调节电路参数。

国信长天M4开发板已经为我们准备好了硬件连接。从原理图可以看到，PB6(SCL)和PB7(SDA)这两个引脚被配置为IIC接口，总线上挂着两个设备：24C02的器件地址是0xA0，MCP4017的地址是0x5E。这种多设备共用总线的情况在实际项目中很常见，也是比赛重点考察的内容。

在开始编程前，建议准备好以下工具和环境：

1. Keil MDK开发环境（建议使用5.25以上版本）
2. STM32CubeMX（用于引脚配置检查）
3. 逻辑分析仪（调试IIC波形非常有用）
4. 万用表（测量MCP4017电阻变化）

2. IIC底层驱动实现

2.1 GPIO模拟IIC时序

虽然STM32有硬件IIC外设，但在比赛中更常使用GPIO模拟的方式。这样做有两个好处：一是时序完全可控，二是可以避开硬件IIC的一些兼容性问题。我们首先需要实现基本的IIC信号控制函数：

c复制// SDA线设置为输入模式
void SDA_Input_Mode() {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

// SDA线设置为输出模式  
void SDA_Output_Mode() {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStructure