IIC总线是PHLIPS公司在八十年代初推出的一种串行的半双工同步总线，主要用于连接整体电路。
IIC总线为两线制，只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。
?IIC的四种时序:
①、起始信号——在SCL为高电平期间，SDA(数据线)从高电平到低电平的变化（下降沿）
②、停止信号——在SCL为高电平期间，SDA(数据线)从低电平到高电平的变化（上升沿）
③、数据传输——时钟信号在高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定；时钟信号在低电平期间，数据线上的数据允许发生变化
④、应答信号和非应答信号——发送器在发送完8位的数据位之后，接收器必须在第9个时钟周期，返回一个应答信号(0)，或者非应答信号(1)
四种IIC协议
?①、主机给从机发送一个字节
?②、主机给从机发送多个连续字节
③、?从机给主机发送一个字节
④、?从机给主机发送多个连续字节
?本次实验目的为：通过GPIO模拟IIC协议并读取温湿度芯片IIC协议经过公式转换后将结果打印到串口工具上。
温湿度转换公式：
?
?代码实现
一、si7006.h——头文件的包络和功能函数的声明
#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__二、iic.h——头文件的包络和功能函数的声明以及基本功能的实现（例如：数据线、时钟线上的电平的高低变化和数据的读写）
#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);
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 三、iic.c——功能函数的定义（使用GPIO复现IIC的四种时序）
1、delay_us——延时函数
void delay_us(void)
{
unsigned int i = 2000;
while(i--);
}2、i2c_init——初始化函数
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;
}
3、i2c_start——模拟iic开始信号
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 \
* --------
* */
//1.设置数据线为输出模式
SET_SDA_OUT;
//2.时钟线拉高
I2C_SCL_H;
//3.数据线拉高
I2C_SDA_H;
//4.延时函数
delay_us();
//5.数据线拉低
I2C_SDA_L;
delay_us();
I2C_SCL_L;
}4、i2c_stop——模拟iic停止信号
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;
I2C_SCL_L;
delay_us();
I2C_SDA_L;
delay_us();
I2C_SCL_H;
delay_us();
I2C_SDA_H;
delay_us();
}
5、i2c_write_byte——主机向i2c总线上的从设备写8bits数据
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
* */
unsigned int i;
SET_SDA_OUT; //设置数据线为输出模式
for(i=0; i<8; i++)
{
I2C_SCL_L; //时钟线拉低，可以向数据线上写数据
delay_us();
if(dat & 0x80) //写高位
{
I2C_SDA_H; //向数据线上写高电平
}
else
{
I2C_SDA_L; //向数据线上写低电平
}
delay_us();
I2C_SCL_H; //时钟线拉高
delay_us();
delay_us();
dat <<= 1; //移位
}
}
6、i2c_read_byte——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
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; //返回读到的数据
SET_SDA_IN; //确保总线输入模式
for(i=0; i<8; i++)
{
I2C_SCL_L;
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_H;
delay_us();
dat <<= 1;
if(I2C_SDA_READ)
{
dat |= 1;
}
else
{
dat |= 0;
}
delay_us();
}
if(!ack)
{
i2c_ack();
}
else
{
i2c_nack();
}
return dat;
}7、i2c_wait_ack——主机作为发送器时，等待接收器返回的应答信号
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
* */
I2C_SCL_L;
I2C_SDA_H; //释放总线
delay_us();
SET_SDA_IN; //改变总线方向
I2C_SCL_H;
delay_us();
if(I2C_SDA_READ)
return 1; //非应答信号
I2C_SCL_L;
return 0; //应答信号
} 8、i2c_ack——主机作为接收器时，给发送器发送应答信号
void i2c_ack(void)
{
/* --------
* SCL / \
* ------- ------
* ---
* SDA X
* --- -------------
* */
SET_SDA_OUT; //确保总线输入模式
I2C_SCL_L; //时钟线拉低
delay_us();
I2C_SDA_L; //数据线拉低 应答信号
delay_us();
I2C_SCL_H; //时钟线拉高 读取数据
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_L; //时钟线拉低，总线处于占用状态
}9、i2c_nack——主机作为接收器时，给发送器发送非应答信号
void i2c_nack(void)
{
/* --------
* SCL / \
* ------- ------
* --- ---------------
* SDA X
* ---
* */
SET_SDA_OUT; //确保总线输入模式
I2C_SCL_L; //时钟线拉低
delay_us();
I2C_SDA_H; //数据线拉高 非应答信号
delay_us();
I2C_SCL_H; //时钟线拉高 读取数据
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_L; //时钟线拉低，总线处于占用状态
}
四、si7006.c——SI7006芯片相关的功能函数的定义
1、si7006_init——SI7006芯片的初始化
void si7006_init(void)
{
i2c_init();
i2c_start();
i2c_write_byte(SI7006_SLAVE << 1);
i2c_wait_ack();
i2c_write_byte(0xE6);
i2c_wait_ack();
i2c_write_byte(0x3A);
i2c_wait_ack();
i2c_stop();
}2、si7006_read_data——从si7006芯片读取温湿度数据（slave_addr ： 从机地址? ?reg_addr ： 寄存器地址）
short si7006_read_data(unsigned char slave_addr,
unsigned char reg_addr)
{
short dat;
unsigned char dat_h, dat_l;
i2c_start(); //起始信号
i2c_write_byte(slave_addr << 1); //主机发送7位从机地址+0（w请求）
i2c_wait_ack(); //等待应答
i2c_write_byte(reg_addr); //主机发送寄存器地址
i2c_wait_ack(); //等待应答
i2c_start();
i2c_write_byte((slave_addr << 1) | 1);//主机发送7位从机地址+1（r请求）
i2c_wait_ack(); //等待应答
delay_ms(10); // 等待转换结束
dat_h = i2c_read_byte(0); //读取高8位的数据
dat_l = i2c_read_byte(1); //读取低8位的数据
i2c_stop(); //停止信号
dat = dat_h; //将高8位的数据写入dat中
dat <<= 8; //将dat偏移8位，留出8位空间
dat |= dat_l; //将低8位数据写入留出的空间中
return dat;
}五、main.c——功能的实现
#include "si7006.h"
#include "iic.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()
{
si7006_init();
unsigned short temp; //存储温度
unsigned short hum; //存储湿度
while(1)
{
//获取温湿度
hum = si7006_read_data(SI7006_SLAVE,0xE5);
temp = si7006_read_data(SI7006_SLAVE,0xE3);
//打印公式转换后的实际温湿度
printf("hum = %d\n",125*hum/65536-6);
printf("temp = %d\n",175*temp/65536-46);
delay_ms(500);
}
return 0;
}