【ARM】Day9 cortex-A7核I2C实验（采集温湿度）

news2024/10/1 21:44:52

 1. 2、编写IIC协议，采集温湿度值

iic.h

#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
#include "led.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__

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;  	//1.设置数据线为输出模式
	I2C_SCL_H; 		//2.SCL为高电平
	delay_us(); 	
	I2C_SDA_H; 		//3.SDA为高电平
	delay_us();
	I2C_SDA_L; 		//4.SDA拉低
	I2C_SCL_L; 		//5.SCL拉低,起始信号产生之后,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;  	//1.设置数据线为输出模式
	I2C_SCL_L; 		//2.设置SCL为低电平
	delay_us();
	I2C_SDA_L; 		//3.设置SDA为低电平
	delay_us();
	I2C_SCL_H; 		//4.SCL拉高
	I2C_SDA_H; 		//5.SDA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 
	 * */
	
	SET_SDA_OUT;  	//1.设置数据线为输出模式
	//2. for循环, 条件, 实现SCL先发高位,再发低位
	for(int i=0;i<8;i++)
	{
		I2C_SCL_L; 		//2.时钟线拉低,可以向数据线上写入数据
		delay_us();
		if(dat & 0x80)  //  先发高位,再发低位
			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.先发高位,数据左移
	}
}


/*
 * 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 
	 *      ACK=0,应答信号
	 *      ACK=1,非应答信号
	 * */
	unsigned int dat;
	SET_SDA_IN;  		//1.设置数据线为输入模式
	for(int 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.时钟线为高电平时,从数据线上读取数据
		delay_us();
		dat <<= 1; 		//4.移位
		if(I2C_SDA_READ)
			dat |= 1;  	//5.读取数据为1
		else 
			dat |= 0; 	//6.读取为0
		delay_us();
	}

	if(!ack)
		i2c_ack();  //7.应答信号
	else
		i2c_nack(); //8.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
	 *
	 t                   -----------
	 * 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.时钟线为低电平
	delay_us();
	I2C_SDA_H;		//2.数据线为高电平,释放总线
	delay_us();
	SET_SDA_IN;		//3.设置数据线为输入模式
	delay_us();
	I2C_SCL_H;		//4.时钟为高电平期间
	delay_us();
	if(I2C_SDA_READ)//5.从数据线上读取数据
		return 1; 	//6.读1,非应答信号
	I2C_SCL_L; 		//时钟线为低电平,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.设置数据线为输出模式
	I2C_SCL_L;		//2.时钟线为低电平时,改变数据线上的数据
	delay_us(); 
	I2C_SDA_L; 		//3.应答信号 ===> 0
	delay_us();
	I2C_SCL_H; 		//4.等待从机读取应答信号
	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.设置数据线为输出模式
	I2C_SCL_L;		//2.时钟线为低电平时,改变数据线上的数据
	delay_us(); 
	I2C_SDA_H; 		//3.非应答信号 ===> 0
	delay_us();
	I2C_SCL_H; 		//4.等待从机读取应答信号
	delay_us();
	delay_us();
	I2C_SCL_L; 		//5.总线处于占用状态	
}

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
*/
short si7006_read_data(unsigned char slave_addr, 
		unsigned char reg_addr)
{
	short dat;
	short dat1,dat2;
	i2c_start();		//起始信号
	i2c_write_byte(slave_addr<<1 | 0);//从机地址+写
	i2c_wait_ack();		//ack
	i2c_write_byte(reg_addr);	//命令码
	i2c_wait_ack();
	i2c_start();		//起始信号
	i2c_write_byte(slave_addr<<1 | 1);//从机地址+读
	i2c_wait_ack();
	delay_ms(100);	//测量时间
	dat1 = i2c_read_byte(0);
	dat2 = i2c_read_byte(1);  //NACK
	i2c_stop();//停止信号
	
	dat = (dat1 << 8) | dat2;	
	return dat;
}

main.c

#include "iic.h"
#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++);
}

#define Measure_RH_cmd   0xE5   //测量湿度cmd
#define Measure_Temp_cmd 0xE3   //测量温度cmd

int main()
{
	short temp;
	unsigned short hum;
	si7006_init();

	while(1)
	{	
		hum = si7006_read_data(SI7006_SLAVE , Measure_RH_cmd);	//测量湿度
		hum = (125*hum)/65536 - 6;
		printf("hum = %d\n",hum);
		delay_ms(1000);
		
		temp = si7006_read_data(SI7006_SLAVE , Measure_Temp_cmd);  //测量温度
		temp = (175.72*temp)/65536 - 46.85;
		printf("temp = %d\n",temp);
		delay_ms(1000);
	}
	return 0;
}

运行结果：

2.思维导图

 

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