I2C总线通信（温湿度实验）

1.使能GPIOF时钟

2.将PF14设置为输出，PF15也可以先设置为输出

3.设置输出速度最高档位速度

4.SI7006的初始化

5.读取温度、湿度

6.将读取到的温度湿度数据通过计算公式进行转换

7.将结果输出 

main.c

#include "si7006.h"

extern void printf(const char *fmt,...);

void delay(int ms)

{

  int i,j;

  for(i=0;i<ms;i++)

  {
      for(j=0;j<2000;j++);
  }

}

int main()

{

    unsigned short tem;//用于保存 温度数据和湿度数据

    unsigned short hum;

    //进行SI7e06的初始化

    si7006_init();

    while(1)

    {

        //读取温度

        tem=si7006_read_data( 0x40,0XE0);

        hum=si7006_read_data(0x40,0XE5);//读取湿度

         //数据转换

        tem=tem*175.72/65536-46.85;

        hum=hum*125/65536-6;

        //数据输出

        printf("tem:%d\n",tem);

        printf("hum:%d\n",hum);

        delay(1000);

    }

    return 0;

}

iic.c

#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     \
	 *          --------
	 * */	
	//保证数据线PF15是输出
	SET_SDA_OUT;
	//空闲状态时钟线和数据线拉高
	I2C_SCL_H;
	I2C_SDA_H;
	delay_us();
	I2C_SDA_L;//数据线拉低
	delay_us();
	I2C_SCL_L;//时钟线拉低，此时I2C总线处于占用状态
}

/*
 * 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       /
	 *    --- -------
	 * */
    //可能为高电平也可能是低电平（应答或非应答）
	SET_SDA_OUT;
	I2C_SCL_L;//方便讲数据线电频拉低
	delay_us();
	I2C_SDA_L;
	delay_us();
	I2C_SCL_H;
	delay_us();
	I2C_SDA_H;


}

/*
 * 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 
	 * */
	//确保SDA是输出状态 PF15输出
    SET_SDA_OUT;
    unsigned int i;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        //时钟线拉低
         I2C_SCL_L;
         delay_us();//延时
         //0X3A->0011 1010   0X80->10000000
         if(dat&0X80)//最高位为1
         {
            //发送1
            I2C_SDA_H;
         }
         else  //最高位为0
         {
            I2C_SDA_L;//发送0
         }
         delay_us();//延时
         //时钟线拉高，接收器接收
         I2C_SCL_H;
        delay_us();//延时,用于等待接收器接收数据
        delay_us();//延时
        //将数据左移一位，让原来第6位变为第7位
        dat = dat<<1;

    }



}

/*
 * 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;//保存接受的数据
    //将数据线设置为输入
    SET_SDA_IN;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        //先把时钟线拉低，等一段时间，保证发送器发送完毕数据
        I2C_SCL_L;
        delay_us();
        delay_us();//保证发送器发送完数据
        //时钟线拉高，读取数据
        I2C_SCL_H;       
        delay_us();
        dat=dat<<1;//数值左移  0000 0000
        if(I2C_SDA_READ)//pf15管脚得到了一个高电平输入
        {
            dat |=1; //0000 0110
        }
        else
        {
            dat &=(~0X1);
        }
         delay_us();
    }
        if(ack)
        {
            i2c_nack();//发送非应答信号，不再接收下一次数据
        }
        else
        {
           i2c_ack();//发送应答信号 
        }
    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
	 * */	
	//时钟线拉低，接收器可以发送信号
    I2C_SCL_L;
    I2C_SDA_H;//先把数据线拉高，当接收器回应应答信号时，数据线会拉低
    delay_us();
    SET_SDA_IN;//设置数据线为输入
    delay_us();//等待接收方向数据线写入
    delay_us();
    I2C_SCL_H;//用于读取数据线数据
    if(I2C_SDA_READ)//PF15得到一个高电平输入，收到非应答信号
        return 1;//应答信号
    I2C_SCL_L;//时钟线拉低，让数据线处于占用状态
    return 0;//非应答信号
} 
/*
 * 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 
	 *    --- -------------
	 * */
	//保证数据线是输出
    SET_SDA_OUT;
    I2C_SCL_L;//拉低时钟线
    delay_us();
    I2C_SDA_L;//数据线拉低，表示应答信号
    delay_us();
    I2C_SCL_H;//时钟线拉高，等待发送器读取应答信号
    delay_us();
    delay_us();
    I2C_SCL_L;//数据线处于占用状态，发送器发送下一次数据
}
/*
 * 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 
	 *    --- 
	 * */
	//保证数据线是输出
    SET_SDA_OUT;
    I2C_SCL_L;//拉低时钟线
    delay_us();
    I2C_SDA_H;//数据线拉高，表示非应答信号
    delay_us();
    I2C_SCL_H;//时钟线拉高，等待发送器读取应答信号
    delay_us();
    delay_us();
    I2C_SCL_L;//数据线处于占用状态，发送器发送下一次数据	
}

si7006.c

#include "iic.h"
#include "si7006.h"
extern void delay(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();
	i2c_start();
	i2c_write_byte(SI7006_SLAVE << 1);
	i2c_wait_ack();
	i2c_write_byte(0xE6);
	i2c_wait_ack();
    //芯片初始化
	i2c_write_byte(0x3A);
	i2c_wait_ack();
	i2c_stop();

}
/*
 * 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
*/
short si7006_read_data(unsigned char slave_addr, 
		unsigned char reg_addr)
{
	short dat;
	unsigned char dat_h, dat_l;
	i2c_start();
    //写
	i2c_write_byte(slave_addr << 1);
	i2c_wait_ack();
	i2c_write_byte(reg_addr);
	i2c_wait_ack();
	i2c_start();
    //读
	i2c_write_byte((slave_addr << 1) | 1);
	i2c_wait_ack();
	delay(10);  // 等待转换结束
	dat_h = i2c_read_byte(0);//读取高八位数据，响应一个应答信号
	dat_l = i2c_read_byte(1);
	i2c_stop();
	dat = dat_h;
	dat <<= 8;
	dat |= dat_l;

	return dat;
}

iic.h

#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
#include "gpio.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);
void i2c_init(void);
void i2c_start(void);
void i2c_stop(void);
void i2c_write_byte(unsigned char  dat);
unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack);
unsigned char i2c_wait_ack(void);       
void i2c_ack(void);
void i2c_nack(void);

#endif

si7006.h

#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__

#include "iic.h"
#define        SI7006_SLAVE      0x40

void si7006_init(void);

short si7006_read_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr);


#endif //__SI7006_H__

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