IIC总线实验

news2024/11/25 18:11:18

IIC总线实验

  • 一、IIC总线基础概念

  • 1、I2C总线是PHLIPS公司在八十年代初推出的一种同步串行半双工总线，主要用于连接整体电路。

  • 2、I2C总线为两线制，只有两根双向信号线

  • 3、一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL

  • 4、I2C硬件结构简单，接口连接方便，成本较低,因此在各个领域得到了广泛的应用

  • 5、IIC总线传输速率

  • 低速：100k

  • 中速：400k

  • 高速：3.4M

  • 6、IIC总线外借两个上拉电阻作用：总线在空闲状态，保持高电平状态
    在这里插入图片描述

  • 二、IIC硬件连接

  • 在这里插入图片描述

  • 1、IIC总线支持多主机多从机模式，在同一时刻，只能与一个从机进行通讯

  • 2、IIC总线在实际开发过程中，大多数采用单主机多从机模式

  • 3、挂接到IIC总线上的每一个从设备，都有自己唯一的7位地址

  • 4、在总线上，发送数据的叫做发送器，接收数据的叫做接收器

  • 5、主动发起数据的叫做主机，只能被动进行接收数据的叫做从机

  • 6、时钟信号只能由主机产生，作用给从机，完成IIC总线上数据收发同步

  • 三、IIC硬件电路图

  • 在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

  • 四、IIC时序

  • 4.1 起始/停止信号
    在这里插入图片描述

  • 1）起始信号：在SCL线为高电平期间，数据线从高到低的变化(下降沿)

  • 2）停止信号：在SCL线为高电平期间，数据线从低到高的变化(上升沿)

  • 3）备注：起始信号产生之后，总线处于占用状态
    停止信号产生之后，总线处于空闲状态

  • 起始信号和停止信号都由主机产生

  • 4.2 数据传输
    在这里插入图片描述

  • 1）在SCL为高电平期间，数据线上的数据保持稳定，接收器从数据线读取数据 ---->读数据

  • 2）在SCL为低电平期间，数据线上的数据允许变化，发送器向数据线写入数据 ---->写数据

  • 4.3 应答信号和非应答信号
    在这里插入图片描述

  • 1）每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传送最高位，在发送低位，每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位，一帧数* * 据 = 8位数据位 + 1位应答位

  • 2）发送器发送完8位数据之后，接收器在第9个时钟周期，返回一个应答信号或者非应答信号

  • 在第9个时钟周期，接收器向数据线上写入0(应答信号) / 1(非应答信号)

  • 在第9个时钟周期，发送器从数据线上读取信号

  • 读0(低电平)：应答信号

  • 读1(高电平)：非应答信号

  • 4.4 寻址
    在这里插入图片描述

  • 1）IIC总线进行数据传输是广义的，包括地址信号和传输数据信号

  • 2）主机在起始信号产生之后，需要发送7位从机地址 + 读/写位

  • 3）用0表示写信号(发送数据)，用1表示读信号(接收数据)

  • 五、框图
    在这里插入图片描述

  • 六、IIC协议

  • 6.1 主机给从机发送一个字节

  • 主机：发送器 从机：接收器
    在这里插入图片描述

  • 6.2 主机给从机发送多个连续字节
    在这里插入图片描述

  • 6.3 从机给主机发送一个字节

  • 从机：发送器 主机：接收器
    在这里插入图片描述

  • 6.4 从机给主机发送多个连续字节
    在这里插入图片描述

  • 七、分析si7006芯片手册

  • 7.1 分析思路

  • 1、分析si7006从机地址

  • 2、找到采集温湿度值所对应的命令码

  • 3、分析如何将si7006芯片进行初始化 1）地址(0xE6) 2）地址里面写入的值(0x3A)

  • 4、分析si7006芯片手册中IIC协议

  • 5、将数字量如何转换为模拟量

  • 7.2 从机地址
    在这里插入图片描述

  • 从机地址 + 读：0x40 << 1 | 1

  • 从机地址 + 写：0x40 << 1 | 0

  • 7.3 命令码
    在这里插入图片描述

  • 7.4 si7006协议
    在这里插入图片描述* 7.5 转换湿度公式
    在这里插入图片描述

  • 7.6 转换温度公式
    在这里插入图片描述

  • 7.7 si7006芯片初始化
    在这里插入图片描述

  • 八、通过GPIO引脚模拟
    在这里插入图片描述

  • 九、移位问题

== dat = 0; 左移1位放到if前边
左移移位之后 接收数据
<< 1 0000 0000 0000 0001
<< 1 0000 0010 0000 0011
<< 1 0000 0110 0000 0111
<< 1 0000 1110 0000 1111
<< 1 0001 1110 0001 1111
<< 1 0011 1110 0011 1111
<< 1 0111 1110 0111 1111
<< 1 1111 1110 1111 1111

dat = 0; 左移1位放到if后边(不行)
接收数据 左移一位之后
0000 0001 << 1 0000 0010
0000 0011 << 1 0000 0110
0000 0111 << 1 0000 1110
0000 1111 << 1 0001 1110
0001 1111 << 1 0011 1110
0011 1111 << 1 0111 1110
0111 1111 << 1 1111 1110
1111 1111 << 1 1111 1110

空气温湿度检测

现象展示

main.c

#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, 0xE0);
		printf("hum = %d\n", 125 * hum / 65536 - 6);
		printf("temp = %d\n", 176 * temp / 65536 - 47);
	}

	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     \
	 *          --------
	 * */	
	SET_SDA_OUT;		//设置数据线为输出模式
	I2C_SCL_H;			//SCL拉高
	delay_us();
	I2C_SDA_H;			//SDA拉高
	delay_us();
	I2C_SDA_L;			//SDA拉低
	I2C_SCL_L;			//起始信号产生后，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       /
	 *    --- -------
	 * */
	SET_SDA_OUT;			//设置数据线为输出模式
	I2C_SCL_L;				//SCL拉低,数据线上数据允许变化
	delay_us();
	I2C_SDA_L;				//SDA拉低
	delay_us();
	I2C_SCL_H;				//SCL拉高
	delay_us();
	I2C_SDA_H;				//SDA拉高
	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 
	 * */
	//设置总线为输出模式
	SET_SDA_OUT;
	//for循环，条件8位，实现低电平期间，高低移位
	unsigned int i;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		//SCL拉低，向数据线上写入数据
		I2C_SCL_L;
		delay_us();
		if (dat & 0x80)
		{	
			//向数据线上写入高电平
			I2C_SDA_H;
		}
		else
		{
			//向数据线上写入低电平
			I2C_SDA_L;
		}
		delay_us();
		//等待从机从总线上读取数据
		I2C_SCL_H;
		delay_us();
		delay_us();
		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 
	 * */
	//设置总线为输入模式
	SET_SDA_IN;
	unsigned int i;
	unsigned char dat;			//存放读取的值
	//for循环，SCL高电平期间
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		//SCL拉低，等待从机丛总线上写完数据
		I2C_SCL_L;
		delay_us();
		delay_us()

		//SCL拉高,从数据线上读取数据
		I2C_SCL_H;
		delay_us();

		//数据移位
		dat <<= 1;
		if (I2C_SDA_READ)			//从总线上读取到的内容
		{
			dat |= 1;				//高电平
		}
		else
		{
			dat |= 0;				//低电平
		}
	}
	if (!ack)
	{
		i2c_ack();					//应答信号
	}
	else
	{
		i2c_nack();					//非应答信号
	}
	return dat;						//返回值
}
/*
 * 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
	 * */	
	//SCL拉低
	I2C_SCL_L;
	delay_us();
	//SDA拉高，释放总线，总线处于空闲状态
	I2C_SDA_H;
	delay_us();
	//设置数据线为输入模式
	SET_SDA_IN;
	delay_us();
	//拉高SCL，从总线上读取内容
	I2C_SCL_H;
	delay_us();
	if (I2C_SDA_READ)
	{
		//非应答信号
		return 1;
	}
	//总线处于占用状态
	I2C_SCL_L;
	//应答信号
	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 
	 *    --- -------------
	 * */
	//SCL拉低
	I2C_SCL_L;
	delay_us();
	//设置总线为输出模式
	SET_SDA_OUT;
	delay_us();
	//把SDA拉高
	I2C_SDA_L;
	delay_us();
	I2C_SCL_H;
	delay_us();
	delay_us();
	I2C_SCL_L;

}
/*
 * 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 
	 *    --- 
	 * */	
	 //SCL拉低
	I2C_SCL_L;
	delay_us();
	//设置总线为输出模式
	SET_SDA_OUT;
	delay_us();
	//把SDA拉低
	I2C_SDA_H;
	delay_us();
	I2C_SCL_H;
	delay_us();
	delay_us();
	I2C_SCL_L;
}

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.c

#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();
	i2c_start();
	i2c_write_byte(SI7006_SLAVE << 1 | 0);
	i2c_wait_ack();
	i2c_write_byte(0XE6);
	i2c_wait_ack();
	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
*/
unsigned short si7006_read_hum_data(unsigned char slave_addr, 
		unsigned char reg_addr)
{
	unsigned short data;
	unsigned char data_h;
	unsigned char data_l;
	i2c_start();
	i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0);
	i2c_wait_ack();
	i2c_write_byte(reg_addr);
	i2c_wait_ack();
	i2c_start();
	i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1);
	i2c_wait_ack();
	delay_ms(1000);
	data_h = i2c_read_byte(0);
	data_l = i2c_read_byte(1);
	i2c_stop();
	data = data_h;
	data <<= 8;
	data |= data_l;
	return data;
}
short si7006_read_temp_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr)
{
	short data;
	unsigned char data_h;
	unsigned char data_l;
	i2c_start();
	i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0);
	i2c_wait_ack();
	i2c_write_byte(reg_addr);
	i2c_wait_ack();
	i2c_start();
	i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1);
	i2c_wait_ack();
	delay_ms(1000);
	data_h = i2c_read_byte(0);
	data_l = i2c_read_byte(1);
	i2c_stop();
	data = data_h;
	data <<= 8;
	data |= data_l;
	return data;
}

si7006.h

#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__

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

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__

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AN13861.pdf 1 简介 本文档的目的是举例说明如何为特定的 CE 场景正确设置卡仿真 (CE)。 有关 CE 体系结构的详细说明&#xff0c;请查看用户手册 [5]。 卡仿真的硬件设置&#xff0c;参考[13]和[14]。 要求&#xff1a; • MCUXpresso 和/或Android 和/或Linux 的知识 • PN…
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[游戏开发]Unity多边形分割为三角形_耳切法

[游戏开发]Unity多边形分割为三角形_耳切法

[ 目录 ] 0. 前言1. 耳切法&#xff08;1&#xff09;基础的概念&#xff08;2&#xff09;耳点判断&#xff08;3&#xff09;判断角度类型&#xff08;4&#xff09;点是否在三角形内&#xff08;5&#xff09;判断顺逆时针 2. 耳切法小优化3. 耳切法实现&#xff08;1&#…
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openGauss5 企业版之常用运维命令

openGauss5 企业版之常用运维命令

文章目录 日维护检查项检查openGauss状态检查锁信息统计事件数据对象检查SQL报告检查备份基本信息检查 检查操作系统参数检查办法异常处理 检查openGauss健康状态检查办法 本章节主要介绍在 openGauss数据库 在日常运维中的常用命令 日维护检查项 检查openGauss状态 通过open…
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Java性能权威指南-总结13

Java性能权威指南-总结13

Java性能权威指南-总结13 堆内存最佳实践减少内存使用减少对象大小延迟初始化 堆内存最佳实践 减少内存使用 减少对象大小 对象会占用一定数量的堆内存&#xff0c;所以要减少内存使用&#xff0c;最简单的方式就是让对象小一些。考虑运行程序的机器的内存限制&#xff0c;增…
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Nautilus Chain测试网迎阶段性里程碑，模块化区块链拉开新序幕

Nautilus Chain测试网迎阶段性里程碑，模块化区块链拉开新序幕

Nautilus Chain 是目前行业内少有的真实实践的 Layer3 模块化链&#xff0c;该链曾在几个月前上线了测试网&#xff0c;并接受用户测试交互。该链目前正处于测试网阶段&#xff0c;并即将在不久上线主网&#xff0c;这也将是行业内首个正式上线的模块化区块链底层。 而在上个月…
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Android 13(T) Media框架 -异步消息机制

Android 13(T) Media框架 -异步消息机制

网上有许多优秀的博文讲解了Android的异步消息机制&#xff08;ALooper/AHandler/AMessage那一套&#xff09;&#xff0c;希望看详细代码流程的小伙伴可以去网上搜索。这篇笔记将会记录我对android异步消息机制的理解&#xff0c;这次学完之后就可以熟练运用这套异步消息机制了…
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【数据库二】数据库用户管理与授权

【数据库二】数据库用户管理与授权

数据库用户管理与授权 1.MySQL数据库管理1.1 常用的数据类型1.2 char和varchar区别1.3 SQL语句分类 2.数据表高级操作2.1 克隆表2.2 清空表2.3 创建临时表 3.MySQL的六大约束4.外键约束4.1 外键概述4.2 创建主从表4.3 主从表中插入数据4.4 主从表中删除数据4.5 删除外键约束 5.…
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conda环境中配置cuda+cudnn+pytorch深度学习环境

conda环境中配置cuda+cudnn+pytorch深度学习环境

本文参考&#xff1a; 在conda虚拟环境中配置cudacudnnpytorch深度学习环境&#xff08;新手必看&#xff01;简单可行&#xff01;&#xff09;_conda安装cudnn_江江ahh的博客-CSDN博客 一、创建虚拟环境 conda create -n mytorch python3.8 二、执行sudo nvidia-smi查看CU…
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物联网通信技术

物联网通信技术

通信的技术指标是什么&#xff1f;AB A. 可靠性 B. 有效性 C. 实时性D. 广覆盖 多路复用技术有哪些&#xff1f;ABCD A. FDMA B. CDMA C. SDMA D. TDMA 使用多个频率来传输信号的技术被称为扩展频谱技术&#xff0c;该技术使用的目的是什么&#xff1f; AB A. 抗干扰B. 提…
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【VMware】VMware安装CentOS8-Stream虚拟机

【VMware】VMware安装CentOS8-Stream虚拟机

本文首发于 慕雪的寒舍 VMware安装CentOS8-Stream虚拟机 1.安装VMware 由于最新版的vm要钱&#xff0c;这里提供一个VMware16pro的安装包&#xff1b;我知道度盘下载速度慢&#xff0c;但确实没啥其他选择&#xff0c;见谅。 后文将用vm来简称VMware 提取嘛: gdt9 亚索包解…
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解决UGUI的图集导致Shader采样时UV错误的问题

解决UGUI的图集导致Shader采样时UV错误的问题

大家好&#xff0c;我是阿赵。 在我们用UGUI的时候&#xff0c;很多时候需要通过在UI上面挂材质球&#xff0c;写Shader&#xff0c;来实现一些特殊的效果。 这里句一个很简单的例子&#xff0c;只为说明问题。 一、简单例子说明 这个例子是这样的&#xff0c;我想在某个Imag…
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Python模块openpyxl 操作Excel文件

Python模块openpyxl 操作Excel文件

简介 openpyxl是一个用于读取和编写Excel 2010 xlsx/xlsm/xltx/xltm文件的Python库。openpyxl以Python语言和MIT许可证发布。 openpyxl可以处理Excel文件中的绝大多数内容&#xff0c;包括图表、图像和公式。它可以处理大量数据&#xff0c;支持Pandas和NumPy库导入和导出数据。…
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