STMF4 硬件IIC(天空星开发板)

前言:笔记参考立创开发文档,连接放在最后

#IIC概念介绍

#IIC介绍

IIC通信协议,一种常见的串行通信协议,英文全程是 Inter-Integrated Circuit 使用这种通信方式的模块,通常有SCL(Serial Clock Line) 和SDA(Serial Date)两个引脚 ,也就是当看到这两个引脚也就知道,使用的IIC通信。

IIC通信分为硬件IIC通信 软件IIC通信,本篇介绍硬件IIC通信 ,想要了解软件IIC的可以看另一篇文章,IIC通信SDA数据线 高电平电压范围在 2.5V~5.5V 低电平范围 0V~0.3V

#软件IIC介绍

软件IIC指的是,通过GPIO引脚模拟IIC通信的波形和时序,也就是控制引脚的电平变化来传输数据还有时序信号,达到IIC通信的效果目的,软件IIC通信好处是,在MCU内部没有集成硬件IIC电路的时候,可以使用软件IIC通信,只要MCU支持GPIO就能使用软件IIC通信。

软件IIC的性能相对于硬件IIC较低,通常使用在低速通信还有简单通信的情况下去使用。

#硬件IIC介绍

硬件IIC指的是芯片内部集成的IIC硬件外设,硬件IIC效率远高于软件IIC, STMF4VET6上带有3个硬件IIC,允许与外部IIC接口进行通信,STMF4的硬件IIC使用特定的引脚复位,来进行数据和时钟信号的传输。

硬件IIC的通信时序波形,是通过硬件电路还有寄存器来实现的,这些电路还有寄存器负责生成时钟,还有数据线的电平变化,使其符合IIC通信协议的要求,这个就是IIC通信的硬件控制流程,具体可以参考下图硬件IIC的框图。

硬件IIC框图里面,可以发现硬件IIC,也支持中断 还有 DMA输出传输数据。

#配置硬件IIC相关流程

#硬件IIC发送流程

**软件初始化:**硬件IIC的通信时序,由内部的寄存器 控制器,来负责所以首先要配置IIC控制器的参数,需要设置 IIC速率 地址模式 设备地址。

**START设置:**发送起始信号到IIC总线,设置硬件IIC控制器开始位来启动发送过程,通过标志位SBSEND判断起始信号是否发送完毕,发送完毕标志位(SBSEND)会置一。

**清除SBSEND:**当起始信号发送完成,SBSEND这个标志位会被硬件置1,10位地址模式,需要清除标志位才能进行下一步,7位地址模式,该标志位不能清除。

**清除ADDSEND:**如果地址为10位模式,要发送 地址高位 和 地址低位,发送完成ADD10SEND 和 ADDSEND 会由硬件置1,这个时候需要清除 ADD10SEND 和 ADDSEND 如果地址为 7位模式则只需要发送一次地址,并等待ADDSEND硬件置1后,清除ADDSEND标志位。

**传输数据:**为了防止数据溢出,需要判断发送寄存器的数据是否为空,也就是查询TBE标志位的值,当发送数据寄存器为空的时候,TBE寄存器会被硬件置1,主机接受从机应答信号,此时发送数据成功,BTC标志位会被硬件置1。

**设置STOP:**当数据发送完成,这个时候要停止IIC通信,设置STOP也就是发送停止信号。

#硬件IIC接收流程

硬件IIC,接收数据跟发送数据过程大致相同, 设置START 清除SBSEND 清除ADDEND 读取字节数据 清除ACKEN 设置STOP 。下面只介绍不同的部分。

**在此设置START:**这里其实信号发送之前,硬件IIC必须是空闲状态才能发送,负责没有办法进行下一步。

**读取数据字节:**RBNE标志位,当接收数据寄存器中,如果有数据,会将RBNE自动硬件置1,这个时候通过读取标志位信息,停止发送信息,防止数据溢出。取出寄存器里面的数据之后,通过使能ACK应答位,硬件会自动发送,这个时候从机才会继续发送数据。

#软件IIC实验

硬件IIC通常来说不为常用,一般通过软件IIC进行通信,也就是通过控制GPIO引脚电平,模拟IIC通信时序,电平。

#宏定义 IIC引脚 调用函数

使用宏定义,去写代码,这种函数是能够提升程序的执行速度,因为宏定义是预处理指令,在程序执行前,开始执行的,如果是将函数在次封装在调用,这种程序执行速度是比不上,宏定义函数,宏定义常量的。

cpp 复制代码
#define RCU_SCL          RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define PORT_SCL         GPIOB
#define GPIO_SCL         GPIO_Pin_6

#define RCU_SDA          RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define PORT_SDA         GPIOB
#define GPIO_SDA         GPIO_Pin_7


#define SDA_IN()  {SHT20_MODE_SET( GPIO_Mode_IN  );}  //SDA输入模式
#define SDA_OUT() {SHT20_MODE_SET( GPIO_Mode_OUT );}  //SDA输出模式

#define SCL(BIT)  GPIO_WriteBit(PORT_SCL, GPIO_SCL, BIT)
#define SDA(BIT)  GPIO_WriteBit(PORT_SDA, GPIO_SDA, BIT)
#define SDA_GET() GPIO_ReadInputDataBit(PORT_SDA, GPIO_SDA)
cpp 复制代码
void SHT20_GPIO_INIT(void)
{
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_SCL;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
        GPIO_Init(PORT_SCL, &GPIO_InitStructure);
        
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_SDA;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
        GPIO_Init(PORT_SDA, &GPIO_InitStructure);
}

这里使用了宏定义常量 重定义了函数,同时初始化了 GPIO 引脚 用它作为 IIC通信数据线。

#配置IIC通信时序

cpp 复制代码
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();
        
        SCL(0);
        SDA(1);
        SCL(1);
        
        delay_us(5);
        
        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        delay_us(5);
        
        
}
cpp 复制代码
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();
        
        SCL(0);
        SDA(0);
        
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);
        
}
cpp 复制代码
void IIC_Send_Ack(uint8_t ack)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        if(!ack) SDA(0);
        else         SDA(1);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        SDA(1);
}
cpp 复制代码
uint8_t IIC_Wait_Ack(void)
{
        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SDA_IN();
    SDA(1);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )
        {
                ack_flag--;
                delay_us(5);
        }
        
        if( ack_flag <= 0 )
        {
                IIC_Stop();
                return 1;
        }
        else
        {
                SCL(0);
                SDA_OUT();
        }
        return ack;
}
cpp 复制代码
void IIC_Write(uint8_t data)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输
        
        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (data & 0x80) >> 7 );
                delay_us(2);
        data<<=1;
        delay_us(6); 
                SCL(1);
                delay_us(4);
                SCL(0);
                delay_us(4);
                
        }
}
cpp 复制代码
uint8_t IIC_Read(void)
{
        unsigned char i,receive=0;
    SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
        {
        SCL(0);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        receive<<=1;
        if( SDA_GET() )
        {        
            receive|=1;   
        }
        delay_us(5); 
    }                
  return receive;
}

上面配置了IIC通信时序,接下来,根据温度湿度公式,计算实际温度还是湿度定义函数输出即可。

#配置温度湿度函数

cpp 复制代码
float SHT20_Read(uint8_t regaddr)
{        
    unsigned char data_H = 0;
    unsigned char data_L = 0;
    float temp = 0;
    IIC_Start();
    IIC_Write(0x80|0);
    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -1\r\n");
    IIC_Write(regaddr);
    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -2\r\n");
       
    do{
    delay_us(10);
    IIC_Start();
    IIC_Write(0x80|1);
    
    }while( IIC_Wait_Ack() == 1 );

    delay_us(20);
    
    data_H = IIC_Read();
    IIC_Send_Ack(0);
    data_L = IIC_Read();
    IIC_Send_Ack(1);
    IIC_Stop();
    
    if( regaddr == 0xf3 )
    {
        temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 175.72 - 46.85;
    }
    if( regaddr == 0xf5 )
    {
        temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 125.0 - 6;
    }
   return temp;

}
cpp 复制代码
int main(void)
{    
    board_init();
    uart1_init(115200U);
    
    //引脚初始化
    SHT20_GPIO_INIT();
    
    //等待传感器上电初始化完成
    delay_ms(20);
    
    while(1)
    {
        //采集温度
        printf("temp = %.2f\r\n", SHT20_Read(0xf3) );
        //采集湿度
        printf("humi = %.2f\r\n", SHT20_Read(0xf5) );
        printf("\r\n");
        delay_ms(500);
    }
}

⁠​‬​‍​‍‬​‍‌‍⁠​​‬‌‬​‬​‍‌​‬​⁠‍‌‌​​‍​​​​​‬​‌⁠​ 【立创·天空星STM32F407VET6】入门手册 - 飞书云文档 (feishu.cn)

欢迎指正,希望对你,有所帮助!!!

相关推荐
智者知已应修善业2 小时前
【51单片机用数码管显示流水灯的种类是按钮控制数码管加一和流水灯】2022-6-14
c语言·经验分享·笔记·单片机·嵌入式硬件·51单片机
智商偏低8 小时前
单片机之helloworld
单片机·嵌入式硬件
青牛科技-Allen9 小时前
GC3910S:一款高性能双通道直流电机驱动芯片
stm32·单片机·嵌入式硬件·机器人·医疗器械·水泵、
森焱森11 小时前
无人机三轴稳定控制(2)____根据目标俯仰角,实现俯仰稳定化控制,计算出升降舵输出
c语言·单片机·算法·架构·无人机
白鱼不小白11 小时前
stm32 USART串口协议与外设(程序)——江协教程踩坑经验分享
stm32·单片机·嵌入式硬件
S,D12 小时前
MCU引脚的漏电流、灌电流、拉电流区别是什么
驱动开发·stm32·单片机·嵌入式硬件·mcu·物联网·硬件工程
芯岭技术15 小时前
PY32F002A单片机 低成本控制器解决方案,提供多种封装
单片机·嵌入式硬件
youmdt15 小时前
Arduino IDE ESP8266连接0.96寸SSD1306 IIC单色屏显示北京时间
单片机·嵌入式硬件
嘿·嘘15 小时前
第七章 STM32内部FLASH读写
stm32·单片机·嵌入式硬件
Meraki.Zhang15 小时前
【STM32实践篇】:I2C驱动编写
stm32·单片机·iic·驱动·i2c