1.实验目标：采集温湿度传感器值；
2.分析框图（模拟IIC控制器）；
3.代码；
---iic.h封装时序协议头文件---
#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
/* 通过程序模拟实现I2C总线的时序和协议
* GPIOF ---> AHB4
* I2C1_SCL ---> PF14
* I2C1_SDA ---> PF15
*
* */
#define SET_SDA_OUT do{GPIOF->MODER &= (~(0x3 << 30)); \
GPIOF->MODER |= (0x1 << 30);}while(0)
#define SET_SDA_IN do{GPIOF->MODER &= (~(0x3 << 30));}while(0)
#define I2C_SCL_H do{GPIOF->BSRR |= (0x1 << 14);}while(0)
#define I2C_SCL_L do{GPIOF->BRR |= (0x1 << 14);}while(0)
#define I2C_SDA_H do{GPIOF->BSRR |= (0x1 << 15);}while(0)
#define I2C_SDA_L do{GPIOF->BRR |= (0x1 << 15);}while(0)
#define I2C_SDA_READ (GPIOF->IDR & (0x1 << 15))
void delay_us(void); //延时函数
void i2c_init(void); //模拟I2C总线初始化
void i2c_start(void); //开始信号时序
void i2c_stop(void); //停止信号时序
void i2c_write_byte(unsigned char dat); //主机向从机写数据
unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack); //主机从从机读取数据
unsigned char i2c_wait_ack(void); //主机作为发送器,等待接收器返回的应答信号
void i2c_ack(void); //主机作为接收器，给发送器发送应答信号
void i2c_nack(void); //主机作为接收器时，给发送器发送非应答信号
#endif
---iic.c封装时序函数实现---
#include "iic.h"
extern void printf(const char* fmt, ...);
/*
* 函数名 ： delay_us
* 函数功能：延时函数
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
* */
void delay_us(void)
{
unsigned int i = 2000;
while(i--);
}
/*
* 函数名 ： i2c_init
* 函数功能： i2C总线引脚的初始化， 通用输出，推挽输出，输出速度，
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
* */
void i2c_init(void)
{
// 使能GPIOF端口的时钟
RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0x1 << 5);
// 设置PF14，PF15引脚为通用的输出功能
GPIOF->MODER &= (~(0xF << 28));
GPIOF->MODER |= (0x5 << 28);
// 设置PF14, PF15引脚为推挽输出
GPIOF->OTYPER &= (~(0x3 << 14));
// 设置PF14, PF15引脚为高速输出
GPIOF->OSPEEDR |= (0xF << 28);
// 设置PF14, PF15引脚的禁止上拉和下拉
GPIOF->PUPDR &= (~(0xF << 28));
// 空闲状态SDA和SCL拉高
I2C_SCL_H;
I2C_SDA_H;
}
/*
* 函数名：i2c_start
* 函数功能：模拟i2c开始信号的时序
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
* */
void i2c_start(void)
{
/*
* 开始信号：时钟在高电平期间，数据线从高到低的变化
* --------
* SCL \
* --------
* ----
* SDA \
* --------
* */
//1.设置数据线为输出模式
SET_SDA_OUT;
//2.在SCL为高电平
I2C_SCL_H;
delay_us();
//3.SDA高电平
I2C_SDA_H;
delay_us();
//4.SDA低电平
I2C_SDA_L;
//5.起始信号产生之后，总线处于占用状态
I2C_SCL_L;
}
/*
* 函数名：i2c_stop
* 函数功能：模拟i2c停止信号的时序
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
* */
void i2c_stop(void)
{
/*
* 停止信号 ： 时钟在高电平期间，数据线从低到高的变化
* ----------
* SCL /
* --------
* --- -------
* SDA X /
* --- -------
* */
//1.设置数据线输出模式
SET_SDA_OUT;
//2.SCL为低电平,改变数据线上数据
I2C_SCL_L;
delay_us();
//3.SDA为低电平
I2C_SDA_L;
delay_us();
//4.SCL为高电平
I2C_SCL_H;
delay_us();
//5.SDA为高电平
I2C_SDA_H;
delay_us();
}
/*
* 函数名： i2c_write_byte
* 函数功能：主机向i2c总线上的从设备写8bits数据
* 函数参数：dat : 等待发送的字节数据
* 函数返回值： 无
* */
void i2c_write_byte(unsigned char dat)
{
/*
* 数据信号：时钟在低电平期间，发送器向数据线上写入数据
* 时钟在高电平期间，接收器从数据线上读取数据
* ---- --------
* SCL \ / \
* -------- --------
* -------- ------------------ ---
* SDA X X
* -------- ------------------ ---
*
* 先发送高位在发送低位
* */
unsigned int i;
//1.设置数据线为输出模式
SET_SDA_OUT;
//2.for循环，先发高位再发低位
for(i=0; i<8; i++)
{
I2C_SCL_L; //SCL低电平
delay_us();
if(dat & 0x80) //先发高位
I2C_SDA_H; //3.向数据线上写入高电平
else
I2C_SDA_L; //4.向数据线上写入低电平
delay_us();
I2C_SCL_H; //5.等待从机从数据线上读取数据
delay_us();
delay_us();
dat <<= 1; //6.移位
}
}
/*
* 函数名：i2c_read_byte
* 函数功能： 主机从i2c总线上的从设备读8bits数据,
* 主机发送一个应答或者非应答信号
* 函数参数： 0 ： 应答信号 1 ： 非应答信号
* 函数返回值：读到的有效数据
*
* */
unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack)
{
/*
* 数据信号：时钟在低电平期间，发送器向数据线上写入数据
* 时钟在高电平期间，接收器从数据线上读取数据
* ---- --------
* SCL \ / \
* -------- --------
* -------- ------------------ ---
* SDA X X
* -------- ------------------ ---
*
* 先接收高位， 在接收低位
* */
unsigned int i;
unsigned char dat;
SET_SDA_IN; //1.设置数据线输入模式
for(i=0; i<8; i++)
{
I2C_SCL_L; //2保证发送器向数据线上写入数据完成
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_H; //3从数据线上读取数据
delay_us();
delay_us();
dat <<= 1; //4移位放if前面
if(I2C_SDA_READ)
dat |= 1; //读取的数据为1
else
dat |= 0; //读取的数据为0
delay_us();
}
if(!ack)
i2c_ack(); //主机给从机返回应答信号
else
i2c_nack(); //主机给从机返回非应答信号
return dat;
}
/*
* 函数名： i2c_wait_ack
* 函数功能： 主机作为发送器时，等待接收器返回的应答信号
* 函数参数：无
* 函数返回值：
* 0：接收到的应答信号
* 1：接收到的非应答信号
* */
unsigned char i2c_wait_ack(void)
{
/*
* 主机发送一个字节之后，从机给主机返回一个应答信号
*
* -----------
* SCL / M:读 \
* ------------- --------
* --- ---- --------------------
* SDA X X
* --- --------------------
* 主 释 从机 主机
* 机 放 向数据 读数据线
* 总 线写 上的数据
* 线 数据
* */
I2C_SCL_L; //1设置SCL为低电平
delay_us();
I2C_SDA_H; //2.释放数据线
delay_us();
SET_SDA_IN; //3.设置数据线输入模式
delay_us();
I2C_SCL_H; //SCL为高电平期间
delay_us();
//从总线上读取数据
if(I2C_SDA_READ)
return 1; //读1 非应答信号
I2C_SCL_L; //SCL为低电平，总线处于占用状态
return 0; //读0 应答信号
}
/*
* 函数名： iic_ack
* 函数功能： 主机作为接收器时，给发送器发送应答信号
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
* */
void i2c_ack(void)
{
/* --------
* SCL / \
* ------- ------
* ---
* SDA X
* --- -------------
* */
SET_SDA_OUT; //1.数据线输出
I2C_SCL_L; //2.SCL低电平，改变数据线上数据
delay_us();
I2C_SDA_L; //3.应答信号==0
delay_us();
I2C_SCL_H; //4.等待从机读取应答号
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_L; //5.总线处于占用状态
}
/*
* 函数名： iic_nack
* 函数功能： 主机作为接收器时，给发送器发送非应答信号
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
* */
void i2c_nack(void)
{
/* --------
* SCL / \
* ------- ------
* --- ---------------
* SDA X
* ---
* */
SET_SDA_OUT; //1.数据线输出
I2C_SCL_L; //2.SCL低电平，改变数据线上数据
delay_us();
I2C_SDA_H; //3.非应答信号==1
delay_us();
I2C_SCL_H; //4.等待从机读取应答号
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_L; //5.总线处于占用状态
}
---si7006.h读取温湿度头文件---
#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__
#include "iic.h"
#define SI7006_SLAVE 0x40
//初始化
void si7006_init(void);
//读取湿度
unsigned short si7006_read_hum_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr);
//读取温度
short si7006_read_temp_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr);
#endif //__SI7006_H__
---si7006.c读取温湿度函数---
#include "iic.h"
#include "si7006.h"
extern void delay_ms(unsigned int ms);
/*
* 函数名：si7006_init
* 函数功能：SI7006芯片的初始化
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*/
void si7006_init(void)
{
i2c_init(); //模拟I2C总线初始化
i2c_start(); //开始信号
i2c_write_byte(SI7006_SLAVE << 1); //发送从机地址+写0
i2c_wait_ack(); //主机等待从机应答信号
i2c_write_byte(0xE6); //发送写用户寄存器1
i2c_wait_ack();
i2c_write_byte(0x3A); //发送写用户寄存器1
i2c_wait_ack();
i2c_stop(); //停止信号
}
/*
* 函数名：si7006_read_data
* 函数功能：读取SI7006的转换结果
* 函数参数：
* slave_addr ： 从机地址
* reg_addr ： 寄存器地址
* 函数返回值：无
*/
unsigned short si7006_read_hum_data(unsigned char slave_addr,
unsigned char reg_addr)
{
unsigned short dat;
unsigned char dat_h;
unsigned char dat_l;
i2c_start(); //起始信号
i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0); //发送从机地址+写0
i2c_wait_ack(); //主机等待从机应答信号
i2c_write_byte(reg_addr); //发送寄存器地址
i2c_wait_ack();
i2c_start(); //起始信号
i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1); //发送从机地址+读1
i2c_wait_ack();
delay_ms(5000); //延时函数
dat_h = i2c_read_byte(0); //参数ack
dat_l = i2c_read_byte(1); //nack
//高八位低八位拼接
dat = dat_h;
dat <<= 8;
dat |= dat_l;
return dat;
}
//温度
short si7006_read_temp_data(unsigned char slave_addr,
unsigned char reg_addr)
{
short dat;
unsigned char dat_h;
unsigned char dat_l;
i2c_start(); //起始信号
i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0); //发送从机地址+写0
i2c_wait_ack(); //主机等待从机应答信号
i2c_write_byte(reg_addr); //发送寄存器地址
i2c_wait_ack();
i2c_start(); //起始信号
i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1); //发送从机地址+读1
i2c_wait_ack();
delay_ms(5000); //延时函数
dat_h = i2c_read_byte(0); //参数ack
dat_l = i2c_read_byte(1); //nack
//高八位低八位拼接
dat = dat_h;
dat <<= 8;
dat |= dat_l;
return dat;
}
---main.c主函数测试---
#include "si7006.h"
extern void printf(const char *fmt, ...);
void delay_ms(int ms)
{
int i,j;
for(i = 0; i < ms;i++)
for (j = 0; j < 1800; j++);
}
int main()
{
short temp;
unsigned short hum;
si7006_init();
while(1)
{
hum = si7006_read_hum_data(SI7006_SLAVE,0xE5);
temp = si7006_read_temp_data(SI7006_SLAVE,0xE3);
printf("hum = %d\n",hum*125/65536-6);
printf("temp = %d\n",temp*176/65536-47);
}
return 0;
}
4.运行结果；
