ARM GPIO模拟IIC获取温湿度

embedded/2024/9/18 12:38:31/ 标签: arm开发, 单片机, 嵌入式硬件

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     \*          --------* */// 确保SDA是输出状态 PF15输出SET_SDA_OUT;// 空闲状态SDA和SCL拉高I2C_SCL_H;I2C_SDA_H;delay_us(); // 延时等待一段时间I2C_SDA_L;  // 数据线拉低delay_us(); // 延时等待一段时间I2C_SCL_L;  // 时钟线拉低，让总线处于占用状态
}/** 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       /*    --- -------* */// 确保SDA是输出状态 PF15输出SET_SDA_OUT;// 时钟线拉低，为了修改数据线I2C_SCL_L;  delay_us(); // 延时等待一段时间I2C_SDA_L;  // 数据线拉低delay_us(); // 延时等待一段时间// 时钟线拉高I2C_SCL_H;delay_us(); // 延时等待一段时间I2C_SDA_H;  // 数据线拉高
}/** 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->10000000if (dat & 0X80) // 最高位为1{// 发送1I2C_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 一定要先左移在赋值，不然数据会溢出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; // 将读取到的数据返回
}
/** 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(); // 等待从机响应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;I2C_SCL_L; // 时钟线拉低，让数据线处于占用状态return 0;
}
/** 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(); // 让从机读取我们当前的回应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
}

IIC.h

#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);                            // 微秒延时
void delay(int ms);                             // 毫秒延时
void i2c_init(void);                            // 初始化
void i2c_start(void);                           // 起始信号
void i2c_stop(void);                            // 终止信号
void i2c_write_byte(unsigned char dat);         // 写一个字节数据
unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack); // 读取一个字节数据
unsigned char i2c_wait_ack(void);               // 等待应答信号
void i2c_ack(void);                             // 发送应答信号
void i2c_nack(void);                            // 发送非应答信号#endif

si7006.c

#include "si7006.h"
void delay1(int ms)
{int i, j;for (i = 0; i < ms; i++){for (j = 0; j < 2000; j++);}
}
/** 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)
{// 1.发起起始信号i2c_start();// 2.发送7bit从机地址和写标志位   0X80i2c_write_byte(0x40 << 1 | 0);// 3.等待从机应答i2c_wait_ack();// 4.发送寄存器地址 0XE6i2c_write_byte(0xE6);// 5.等待从机应答i2c_wait_ack();// 6.向从机发送数据  0X3Ai2c_write_byte(0x3A);// 7.等待从机应答i2c_wait_ack();// 8.发送终止信号i2c_stop();
}
/** 函数名：si7006_read_hum_data* 函数功能：读取SI7006的湿度转换结果* 函数参数：*     slave_addr ： 从机地址*     cmd_code ： 命令码* 函数返回值：湿度测量的数字量*/
unsigned short si7006_read_hum_data()
{unsigned char hum_l = 0, hum_h = 0; //unsigned short hum = 0;// 1.主机发起起始信号i2c_start();// 2.主机发送7bit从机地址+1bit写标志i2c_write_byte(0x40 << 1 | 0);// 3.等待从机应答i2c_wait_ack();// 4.主机发送8bit寄存器地址i2c_write_byte(0xE5);// 5.等待从机应答i2c_wait_ack();// 6.主机发起重复起始信号i2c_start();// 7.主机发送7bit从机地址+1bit 读  0X81i2c_write_byte(0x40 << 1 | 1);// 8.等待从机应答i2c_wait_ack();// 9.延时等待从机测量数据delay1(100);// 10.读取湿度的高8bit数据  hum_h// 11.发送应答信号hum_h = i2c_read_byte(0);// 12.读取湿度的低8位数据  hum_l// 13.发送非应答信号hum_l = i2c_read_byte(1);// 14.发起终止信号i2c_stop();// 15.将读取到的数据的低8位和高8bit合成一个完整的数据hum = (hum_h << 8) | hum_l; // 将高位左移八位，与低位组合成一个2B的湿度测量数据return hum;
}
/** 函数名：si7006_read_temp_data* 函数功能：读取SI7006的温度转换结果* 函数参数：*     slave_addr ： 从机地址*     cmd_code ： 命令码* 函数返回值：温度测量的数字量*/
short si7006_read_temp_data()
{char tem_l = 0, tem_h = 0;short tem = 0;// 1.主机发起起始信号i2c_start();// 2.主机发送7bit从机地址+1bit写标志i2c_write_byte(0x80);// 3.等待从机应答i2c_wait_ack();// 4.主机发送8bit寄存器地址i2c_write_byte(0xE3);// 5.等待从机应答i2c_wait_ack();// 6.主机发起重复起始信号i2c_start();// 7.主机发送7bit从机地址+1bit 读  0X81i2c_write_byte(0X81);// 8.等待从机应答i2c_wait_ack();// 9.延时等待从机测量数据delay1(100);// 10.读取湿度的高8bit数据  tem_h// 11.发送应答信号tem_h = i2c_read_byte(0);// 12.读取湿度的低8位数据  tem_l// 13.发送非应答信号tem_l = i2c_read_byte(1);// 14.发起终止信号i2c_stop();// 15.将读取到的数据的低8位和高8bit合成一个完整的数据tem = (tem_h << 8) | tem_l; // 将高位左移八位，与低位组合成一个2B的温度测量数据return tem;
}

si7006.h

#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__
#include "iic.h"
#define     SI7006_SLAVE   0x40
void delay1(int ms);
void si7006_init(void);
unsigned short si7006_read_hum_data();
short si7006_read_temp_data();
#endif //__SI7006_H__

 main.c

#include "si7006.h"
#include "iic.h"
#include "led.h"
extern void printf(const char *fmt, ...);
int main()
{//si7006初始化si7006_init();i2c_init();led_start();unsigned short hum;short tem;while(1){//读取温度和湿度hum=si7006_read_hum_data();tem=si7006_read_temp_data();//计算温湿度数据hum=hum*125/65536-6;tem=tem*175.72/65536-46.85;if (tem > 26){LED1_CTRL(1);LED2_CTRL(1);LED3_CTRL(1);fan(1);buzzer(1);}printf("hum:%d\n",hum);printf("tem:%d\n",tem);delay1(1000);}return 0;
}

开始时要保证时钟线和数据线都是高电平状态。时钟线保持高电平，数据线产生下降沿时是启动信号。当时钟线保持低电平时，可以像数据线中写入数据，高电平时可以从数据线中读取数据。时钟线保持高电平，数据线产生上升沿时是停止信号。

IIC是一种串行、半双工、同步的通信方式。


http://www.ppmy.cn/embedded/12801.html

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