ARM开发，stm32mp157a-A7核IIC实验（采集温湿度传感器值）

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；

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