4.17 day8 ARM

用GPIO模拟IIC获取温湿度，当温度达到时风扇转，湿度达到时马达响

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);
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

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)  //微秒级延时
{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;//为了修改数据线的电平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
}

is7006.h

#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__
#include"iic.h"
void delay_ms(int ms);
void si7006_init();
unsigned short si7006_read_hum();
short si7006_read_tem();
void my_init();#endif

is7006.c

#include "si7006.h"//手动封装延时函数
void delay_ms(int ms)
{int i,j;for(i=0;i<ms;i++){for(j=0;j<2000;j++){}}
}void si7006_init()
{//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();
}unsigned short si7006_read_hum()
{unsigned char hum_l,hum_h;unsigned short hum;// 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(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(0x40 << 1 | 1);// 8.等待从机应答i2c_wait_ack();// 9.延时等待从机测量数据delay_ms(100);// 10.读取湿度的高8bit数据  hum_hhum_h = i2c_read_byte(0);// 11.发送应答信号// 12.读取湿度的低8位数据  hum_lhum_l = i2c_read_byte(1);// 13.发送非应答信号// 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;return hum;}short si7006_read_tem()
{char tem_l,tem_h;short tem;// 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(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(0x40 << 1 | 1);// 8.等待从机应答i2c_wait_ack();// 9.延时等待从机测量数据delay_ms(100);// 10.读取温度的高8bit数据 tem_htem_h = i2c_read_byte(0);// 11.发送应答信号// 12.读取温度的低8位数据 tem_ltem_l = i2c_read_byte(1);// 13.发送非应答信号// 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;return tem;}void my_init()
{RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0X3 << 4);GPIOF->MODER &= (~(0X3 << 12));GPIOF->MODER |= (0X1 << 12);GPIOF->OTYPER &= (~(0X1<<6));GPIOF->OSPEEDR &= (~(0X3<<12));GPIOF->PUPDR &= (~(0X3<<12));GPIOF->ODR &= (~(0X1<<6));GPIOE->MODER &= (~(0X3 << 18));GPIOE->MODER |= (0X1 << 18);GPIOE->OTYPER &= (~(0X1<<9));GPIOE->OSPEEDR &= (~(0X3<<18));GPIOE->PUPDR &= (~(0X3<<18));GPIOE->ODR &= (~(0X1<<9));}

main.c

#include "si7006.h"int main()
{//si7006初始化si7006_init();i2c_init();my_init();unsigned short hum;short tem;while(1){//读取温度和湿度hum=si7006_read_hum();tem=si7006_read_tem();//计算温湿度数据hum=hum*125/65536-6;tem=tem*175.72/65536-46.85;if (tem >= 27){GPIOF->ODR |= (0X1<<6);}else{GPIOF->ODR &= (~(0X1<<6));}if (hum >= 46){GPIOE->ODR |= (0X1<<9);}else{GPIOE->ODR &= (~(0X1<<9));}printf("hum:%d\n",hum);printf("tem:%d\n",tem);delay_ms(1000);}return 0;
}

一、IIC总线的基本概念：
iic总线是一种带应答的同步的、串行、半双工的通信方式，支持一个主机对应多个从机。它有一根SCL（时钟线）和一根SDA（数据线）组成，由于只有一根数据线，所以它是半双工的通信方式。

首先需要了解主机和从机之间是如何通过 iic 总线进行数据的读写的。

二、IIC总线的通信流程：
当主机向从机发送数据时：

1.主机需要发送一位起始位（时钟线为高电平，数据线产生下降沿），标志着要开始发送数据

2.然后主机发送 7位的从机地址和 1位的写标志（0）

3.此时从机需要回应一个应答信号，表示收到了主机发送数据的请求

4.主机发送 8位从机的寄存器地址，告诉从机发送的数据保存在哪里

5.从机再次回应一个应答信号

6.主机发送 8位的数据

7.从机回应一个应答信号

8.此时发送完一个字节的数据，如果需要继续发送数据，重复6、7步

9.当不需要发送数据时，主机发起终止信号（时钟线为高电平，数据线产生上升沿），表示停止发送数据