STMF4 硬件IIC（天空星开发板）

前言：笔记参考立创开发文档，连接放在最后

#IIC概念介绍

#IIC介绍

IIC通信协议，一种常见的串行通信协议，英文全程是 Inter-Integrated Circuit 使用这种通信方式的模块，通常有SCL（Serial Clock Line）和SDA(Serial Date)两个引脚，也就是当看到这两个引脚也就知道，使用的IIC通信。

IIC通信分为硬件IIC通信软件IIC通信，本篇介绍硬件IIC通信，想要了解软件IIC的可以看另一篇文章，IIC通信SDA数据线高电平电压范围在 2.5V~5.5V 低电平范围 0V~0.3V

#软件IIC介绍

软件IIC指的是，通过GPIO引脚模拟IIC通信的波形和时序，也就是控制引脚的电平变化来传输数据还有时序信号，达到IIC通信的效果目的，软件IIC通信好处是，在MCU内部没有集成硬件IIC电路的时候，可以使用软件IIC通信，只要MCU支持GPIO就能使用软件IIC通信。

软件IIC的性能相对于硬件IIC较低，通常使用在低速通信还有简单通信的情况下去使用。

#硬件IIC介绍

硬件IIC指的是芯片内部集成的IIC硬件外设，硬件IIC效率远高于软件IIC， STMF4VET6上带有3个硬件IIC，允许与外部IIC接口进行通信，STMF4的硬件IIC使用特定的引脚复位，来进行数据和时钟信号的传输。

硬件IIC的通信时序波形，是通过硬件电路还有寄存器来实现的，这些电路还有寄存器负责生成时钟，还有数据线的电平变化，使其符合IIC通信协议的要求，这个就是IIC通信的硬件控制流程，具体可以参考下图硬件IIC的框图。

硬件IIC框图里面，可以发现硬件IIC，也支持中断还有 DMA输出传输数据。

#配置硬件IIC相关流程

#硬件IIC发送流程

软件初始化：硬件IIC的通信时序，由内部的寄存器控制器，来负责所以首先要配置IIC控制器的参数，需要设置 IIC速率地址模式设备地址。

START设置：发送起始信号到IIC总线，设置硬件IIC控制器开始位来启动发送过程，通过标志位SBSEND判断起始信号是否发送完毕，发送完毕标志位（SBSEND）会置一。

清除SBSEND：当起始信号发送完成，SBSEND这个标志位会被硬件置1,10位地址模式，需要清除标志位才能进行下一步，7位地址模式，该标志位不能清除。

清除ADDSEND：如果地址为10位模式，要发送地址高位和地址低位，发送完成ADD10SEND 和 ADDSEND 会由硬件置1，这个时候需要清除 ADD10SEND 和 ADDSEND 如果地址为 7位模式则只需要发送一次地址，并等待ADDSEND硬件置1后，清除ADDSEND标志位。

传输数据：为了防止数据溢出，需要判断发送寄存器的数据是否为空，也就是查询TBE标志位的值，当发送数据寄存器为空的时候，TBE寄存器会被硬件置1，主机接受从机应答信号，此时发送数据成功，BTC标志位会被硬件置1。

设置STOP：当数据发送完成，这个时候要停止IIC通信，设置STOP也就是发送停止信号。

#硬件IIC接收流程

硬件IIC，接收数据跟发送数据过程大致相同，设置START 清除SBSEND 清除ADDEND 读取字节数据清除ACKEN 设置STOP 。下面只介绍不同的部分。

在此设置START：这里其实信号发送之前，硬件IIC必须是空闲状态才能发送，负责没有办法进行下一步。

读取数据字节：RBNE标志位，当接收数据寄存器中，如果有数据，会将RBNE自动硬件置1，这个时候通过读取标志位信息，停止发送信息，防止数据溢出。取出寄存器里面的数据之后，通过使能ACK应答位，硬件会自动发送，这个时候从机才会继续发送数据。

#软件IIC实验

硬件IIC通常来说不为常用，一般通过软件IIC进行通信，也就是通过控制GPIO引脚电平，模拟IIC通信时序，电平。

#宏定义 IIC引脚调用函数

使用宏定义，去写代码，这种函数是能够提升程序的执行速度，因为宏定义是预处理指令，在程序执行前，开始执行的，如果是将函数在次封装在调用，这种程序执行速度是比不上，宏定义函数，宏定义常量的。

#define RCU_SCL          RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define PORT_SCL         GPIOB
#define GPIO_SCL         GPIO_Pin_6#define RCU_SDA          RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define PORT_SDA         GPIOB
#define GPIO_SDA         GPIO_Pin_7#define SDA_IN()  {SHT20_MODE_SET( GPIO_Mode_IN  );}  //SDA输入模式
#define SDA_OUT() {SHT20_MODE_SET( GPIO_Mode_OUT );}  //SDA输出模式#define SCL(BIT)  GPIO_WriteBit(PORT_SCL, GPIO_SCL, BIT)
#define SDA(BIT)  GPIO_WriteBit(PORT_SDA, GPIO_SDA, BIT)
#define SDA_GET() GPIO_ReadInputDataBit(PORT_SDA, GPIO_SDA)

void SHT20_GPIO_INIT(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_SCL;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(PORT_SCL, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_SDA;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(PORT_SDA, &GPIO_InitStructure);
}

这里使用了宏定义常量重定义了函数，同时初始化了 GPIO 引脚用它作为 IIC通信数据线。

#配置IIC通信时序

void IIC_Start(void)
{SDA_OUT();SCL(0);SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SDA(0);delay_us(5);SCL(0);delay_us(5);}

void IIC_Stop(void)
{SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);SCL(1);delay_us(5);SDA(1);delay_us(5);}

void IIC_Send_Ack(uint8_t ack)
{SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);delay_us(5);if(!ack) SDA(0);else         SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);SDA(1);
}

uint8_t IIC_Wait_Ack(void)
{char ack = 0;unsigned char ack_flag = 10;SDA_IN();SDA(1);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) ){ack_flag--;delay_us(5);}if( ack_flag <= 0 ){IIC_Stop();return 1;}else{SCL(0);SDA_OUT();}return ack;
}

void IIC_Write(uint8_t data)
{int i = 0;SDA_OUT();SCL(0);//拉低时钟开始数据传输for( i = 0; i < 8; i++ ){SDA( (data & 0x80) >> 7 );delay_us(2);data<<=1;delay_us(6); SCL(1);delay_us(4);SCL(0);delay_us(4);}
}

uint8_t IIC_Read(void)
{unsigned char i,receive=0;SDA_IN();//SDA设置为输入for(i=0;i<8;i++ ){SCL(0);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);receive<<=1;if( SDA_GET() ){        receive|=1;   }delay_us(5); }                return receive;
}

上面配置了IIC通信时序，接下来，根据温度湿度公式，计算实际温度还是湿度定义函数输出即可。

#配置温度湿度函数

float SHT20_Read(uint8_t regaddr)
{        unsigned char data_H = 0;unsigned char data_L = 0;float temp = 0;IIC_Start();IIC_Write(0x80|0);if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -1\r\n");IIC_Write(regaddr);if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -2\r\n");do{delay_us(10);IIC_Start();IIC_Write(0x80|1);}while( IIC_Wait_Ack() == 1 );delay_us(20);data_H = IIC_Read();IIC_Send_Ack(0);data_L = IIC_Read();IIC_Send_Ack(1);IIC_Stop();if( regaddr == 0xf3 ){temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 175.72 - 46.85;}if( regaddr == 0xf5 ){temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 125.0 - 6;}return temp;}

int main(void)
{    board_init();uart1_init(115200U);//引脚初始化SHT20_GPIO_INIT();//等待传感器上电初始化完成delay_ms(20);while(1){//采集温度printf("temp = %.2f\r\n", SHT20_Read(0xf3) );//采集湿度printf("humi = %.2f\r\n", SHT20_Read(0xf5) );printf("\r\n");delay_ms(500);}
}