ARM(i2C总线通信) 2023.12.13

main.c

#include "si7006.h"



int main()

{

    unsigned short hum;

    short tem;

    //进行si7006的初始化

    si7006_init();

    while(1)

    {

    //读取湿度

    hum=si7006_read_hum_data(0X40,0XE5);

    //读取温度

    tem=si7006_read_temp_data(0X40,0XE3);

    //将温度数据和湿度数据按照转换公式进行转换

    hum=125*hum/65536-6;

    tem=175.72*tem/65536-46.85;

    deley(1000);//延时打印

    //将获取到的数据打印到串口

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

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

    }

    

    return 0;

}

si7006.h

#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__

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

void si7006_init(void);

void deley(int ms);

unsigned short si7006_read_hum_data(unsigned char slave_addr, unsigned char cmd_code);
short si7006_read_temp_data(unsigned char slave_addr, unsigned char cmd_code);


#endif //__SI7006_H__

i2c.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 

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
    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->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();
    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();
    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"
void deley(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
*/ 
//往SI7006芯片0XE6写入0X3A
void si7006_init(void)
{
  //I2初始化
  i2c_init();
  //发送起始信号
  i2c_start();
  //主机发送7位从机地址+1位写位
  i2c_write_byte(0X40<<1|0);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //发送寄存器地址
  i2c_write_byte(0XE6);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //发送要写的数据
  i2c_write_byte(0X3A);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //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 slave_addr, 
    unsigned char cmd_code)
{
  unsigned short dat;//保存读取到的湿度数据
  unsigned char dat_h,dat_l;//保存读取到的数据的高八位和低八位
  //发送起始信号
  i2c_start();
  //主机发送7位从机地址+1位写位
  i2c_write_byte(slave_addr<<1|0);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //发送寄存器地址
  i2c_write_byte(cmd_code);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //发送第二次起始信号
   i2c_start();
  //主机发送7位从机地址+1位写位
  i2c_write_byte(slave_addr<<1|1);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //延时等待从机测量数据
   deley(100);
   //读取数据的高8位
   dat_h=i2c_read_byte(0);//读取完毕发送应答信号
   //读取数据的低8位
   dat_l=i2c_read_byte(1);//读取完毕发送非应答信号
   //发送停止信号
   i2c_stop();
   //将读取到的数据整合到一起
   dat=(dat_h<<8)|dat_l;
   return dat;
}
/*
 * 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(unsigned char slave_addr, 
    unsigned char cmd_code)
{
   short dat;//保存读取到的温度数据
   char dat_h,dat_l;//保存读取到的数据的高八位和低八位
  //发送起始信号
  i2c_start();
  //主机发送7位从机地址+1位写位
  i2c_write_byte(slave_addr<<1|0);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //发送寄存器地址
  i2c_write_byte(cmd_code);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //发送第二次起始信号
   i2c_start();
  //主机发送7位从机地址+1位写位
  i2c_write_byte(slave_addr<<1|1);
  //等待从机回应
  i2c_wait_ack();
  //延时等待从机测量数据
   deley(100);
   //读取数据的高8位
   dat_h=i2c_read_byte(0);//读取完毕发送应答信号
   //读取数据的低8位
   dat_l=i2c_read_byte(1);//读取完毕发送非应答信号
   //发送停止信号
   i2c_stop();
   //将读取到的数据整合到一起
   dat=(dat_h<<8)|dat_l;
   return dat;
}