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1.概念
I2C總線是PHLIPS公司在八十年代初推出的一種串行的半雙工同步總線，主要用于連接整體電路
2.IIC總線硬件連接
1.IIC總線支持多主機多從機，但是在實際開發(fā)過程中，大多數(shù)采用單主機多從機模式
2.掛接到IIC總線上，每個從機設(shè)備都有自己的7bit從機地址
3.在總線上，發(fā)送數(shù)據(jù)的叫做發(fā)送器，接收數(shù)據(jù)叫做接收器
4.主動發(fā)起數(shù)據(jù)的叫做主機，只能被動接收數(shù)據(jù)的叫做從機
5.時鐘信號由主機產(chǎn)生，作用：給從機，為了IIC總線上傳輸數(shù)據(jù)同步
3.IIC總線時序
3.1起始信號
在SCL為高電平期間，SDA從高到低的變化(下降沿)，屬于起始信號
起始信號由主機產(chǎn)生，起始信號產(chǎn)生之后，總線占用狀態(tài)
3.2停止信號
在SCL為高電平期間，SDA從低到高的變化(上升沿)，屬于終止信號
停止信號由主機產(chǎn)生，停止信號產(chǎn)生之后，總線空閑狀態(tài)
3.3數(shù)據(jù)傳輸信號(讀寫)
1.在SCL為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定，接收器從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)
2.在SCL為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)允許變化，發(fā)送器向數(shù)據(jù)線上寫入數(shù)據(jù)
3.4應(yīng)答信號
1.每一個字節(jié)必須保證是8位長度。數(shù)據(jù)傳送時，先傳送高位，在發(fā)送低位，每一個被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位）
2.發(fā)送器在發(fā)送完8位數(shù)據(jù)位之后，接收器在第9個時鐘周期，返回一個應(yīng)答信號(0)，或者非應(yīng)答信號(1)在第9個時鐘周期,接收器向數(shù)據(jù)線上寫入數(shù)據(jù)在第9個時鐘周期,發(fā)送器從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)如果讀取到0，代表應(yīng)答信號如果讀取到1，代表非應(yīng)答信號
3.5尋址
1.IIC總線上傳輸數(shù)據(jù)是廣義的，可以傳輸?shù)刂沸盘?#xff0c;也可以傳輸數(shù)據(jù)信號
2.主機在產(chǎn)生起始信號之后，必須傳送7位從機地址，加上讀寫位
3.用0表示寫，用1表示讀
4.IIC框圖
5.IIC總線協(xié)議
5.1主機給從機發(fā)送一個字節(jié)
5.2主機給從機發(fā)送多個連續(xù)字節(jié)
5.3主機從從機讀一個字節(jié)
5.4主機從從機讀多個連續(xù)字節(jié)
6.GPIO模擬IIC協(xié)議
7.分析SI7006芯片手冊
7.1思路
1.分析SI7006芯片手冊內(nèi)部實現(xiàn)框圖
2.分析SI7006從機地址
3.分析SI7006芯片通信協(xié)議
4.分析找到采集溫濕度傳感器命令碼
5.找到將采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的公式
6.分析SI7006初始化的值
7.2從機地址
通過以上分析可知，si7006芯片從機地址0x40
從機地址 + 讀：0x40 << 1 | 1
從機地址 + 寫：0x40 << 1 | 0
7.3分析命令碼
7.4協(xié)議
7.5公式
7.6初始化值
8.代碼
// si7006.h
#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__#include "iic.h"
#define SI7006_SLAVE 0x40void si7006_init(void);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__// si7006.c
#include "iic.h"
#include "si7006.h"
/** 函數(shù)名：si7006_init* 函數(shù)功能：SI7006芯片的初始化* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：無*/
extern void delay(int ms);
// 往SI7006芯片0XE6寫入0X3A
void si7006_init(void)
{// I2初始化i2c_init();// 發(fā)送起始信號i2c_start();// 主機發(fā)送7位從機地址+1位寫位i2c_write_byte(0X40 << 1 | 0);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 發(fā)送寄存器地址i2c_write_byte(0XE6);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)i2c_write_byte(0X3A);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 發(fā)送終止信號i2c_stop();
}
/** 函數(shù)名：si7006_read_hum_data* 函數(shù)功能：讀取SI7006的濕度轉(zhuǎn)換結(jié)果* 函數(shù)參數(shù)：* slave_addr ： 從機地址* cmd_code ： 命令碼* 函數(shù)返回值：濕度測量的數(shù)字量*/
unsigned short si7006_read_hum_data(unsigned char slave_addr,unsigned char cmd_code)
{unsigned short dat; // 保存讀取到的濕度數(shù)據(jù)unsigned char dat_h, dat_l; // 保存讀取到的數(shù)據(jù)的高八位和低八位// 發(fā)送起始信號i2c_start();// 主機發(fā)送7位從機地址+1位寫位i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 發(fā)送寄存器地址i2c_write_byte(cmd_code);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 發(fā)送第二次起始信號i2c_start();// 主機發(fā)送7位從機地址+1位寫位i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 延時等待從機測量數(shù)據(jù)delay(100);// 讀取數(shù)據(jù)的高8位dat_h = i2c_read_byte(0); // 讀取完畢發(fā)送應(yīng)答信號// 讀取數(shù)據(jù)的低8位dat_l = i2c_read_byte(1); // 讀取完畢發(fā)送非應(yīng)答信號// 發(fā)送停止信號i2c_stop();// 將讀取到的數(shù)據(jù)整合到一起dat = (dat_h << 8) | dat_l;return dat;
}
/** 函數(shù)名：si7006_read_temp_data* 函數(shù)功能：讀取SI7006的溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果* 函數(shù)參數(shù)：* slave_addr ： 從機地址* cmd_code ： 命令碼* 函數(shù)返回值：溫度測量的數(shù)字量*/
short si7006_read_temp_data(unsigned char slave_addr,unsigned char cmd_code)
{short dat; // 保存讀取到的溫度數(shù)據(jù)char dat_h, dat_l; // 保存讀取到的數(shù)據(jù)的高八位和低八位// 發(fā)送起始信號i2c_start();// 主機發(fā)送7位從機地址+1位寫位i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 發(fā)送寄存器地址i2c_write_byte(cmd_code);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 發(fā)送第二次起始信號i2c_start();// 主機發(fā)送7位從機地址+1位寫位i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1);// 等待從機回應(yīng)i2c_wait_ack();// 延時等待從機測量數(shù)據(jù)delay(100);// 讀取數(shù)據(jù)的高8位dat_h = i2c_read_byte(0); // 讀取完畢發(fā)送應(yīng)答信號// 讀取數(shù)據(jù)的低8位dat_l = i2c_read_byte(1); // 讀取完畢發(fā)送非應(yīng)答信號// 發(fā)送停止信號i2c_stop();// 將讀取到的數(shù)據(jù)整合到一起dat = (dat_h << 8) | dat_l;return dat;
}// iic.h
#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
// #include "gpio.h"
/* 通過程序模擬實現(xiàn)I2C總線的時序和協(xié)議* 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// icc.h
#include "iic.h"extern void printf(const char *fmt, ...);
/** 函數(shù)名 ： delay_us* 函數(shù)功能：延時函數(shù)* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：無* */
void delay_us(void)
{unsigned int i = 2000;while (i--);
}
/** 函數(shù)名 ： i2c_init* 函數(shù)功能： i2C總線引腳的初始化， 通用輸出，推挽輸出，輸出速度，* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：無* */
void i2c_init(void)
{// 使能GPIOF端口的時鐘RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0x1 << 5);// 設(shè)置PF14，PF15引腳為通用的輸出功能GPIOF->MODER &= (~(0xF << 28));GPIOF->MODER |= (0x5 << 28);// 設(shè)置PF14, PF15引腳為推挽輸出GPIOF->OTYPER &= (~(0x3 << 14));// 設(shè)置PF14, PF15引腳為高速輸出GPIOF->OSPEEDR |= (0xF << 28);// 設(shè)置PF14, PF15引腳的禁止上拉和下拉GPIOF->PUPDR &= (~(0xF << 28));// 空閑狀態(tài)SDA和SCL拉高I2C_SCL_H;I2C_SDA_H;
}/** 函數(shù)名：i2c_start* 函數(shù)功能：模擬i2c開始信號的時序* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：無* */
void i2c_start(void)
{/** 開始信號：時鐘在高電平期間，數(shù)據(jù)線從高到低的變化* --------* SCL \* --------* ----* SDA \* --------* */// 確保SDA是輸出狀態(tài) PF15輸出SET_SDA_OUT;// 空閑狀態(tài)SDA和SCL拉高I2C_SCL_H;I2C_SDA_H;delay_us(); // 延時等待一段時間I2C_SDA_L; // 數(shù)據(jù)線拉低delay_us(); // 延時等待一段時間I2C_SCL_L; // 時鐘線拉低，讓總線處于占用狀態(tài)
}/** 函數(shù)名：i2c_stop* 函數(shù)功能：模擬i2c停止信號的時序* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：無* */void i2c_stop(void)
{/** 停止信號 ： 時鐘在高電平期間，數(shù)據(jù)線從低到高的變化* ----------* SCL /* --------* --- -------* SDA X /* --- -------* */// 確保SDA是輸出狀態(tài) PF15輸出SET_SDA_OUT;// 時鐘線拉低I2C_SCL_L;delay_us(); // 延時等待一段時間I2C_SDA_L; // 數(shù)據(jù)線拉低delay_us(); // 延時等待一段時間// 時鐘線拉高I2C_SCL_H;delay_us(); // 延時等待一段時間I2C_SDA_H; // 數(shù)據(jù)線拉高
}/** 函數(shù)名： i2c_write_byte* 函數(shù)功能：主機向i2c總線上的從設(shè)備寫8bits數(shù)據(jù)* 函數(shù)參數(shù)：dat : 等待發(fā)送的字節(jié)數(shù)據(jù)* 函數(shù)返回值： 無* */void i2c_write_byte(unsigned char dat)
{/** 數(shù)據(jù)信號：時鐘在低電平期間，發(fā)送器向數(shù)據(jù)線上寫入數(shù)據(jù)* 時鐘在高電平期間，接收器從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)* ---- --------* SCL \ / \* -------- --------* -------- ------------------ ---* SDA X X* -------- ------------------ ---** 先發(fā)送高位在發(fā)送低位* */// 確保SDA是輸出狀態(tài) PF15輸出SET_SDA_OUT;unsigned int i;for (i = 0; i < 8; i++){// 時鐘線拉低I2C_SCL_L;delay_us(); // 延時// 0X3A->0011 1010 0X80->10000000if (dat & 0X80) // 最高位為1{// 發(fā)送1I2C_SDA_H;}else // 最高位為0{I2C_SDA_L; // 發(fā)送0}delay_us(); // 延時// 時鐘線拉高，接收器接收I2C_SCL_H;delay_us(); // 延時,用于等待接收器接收數(shù)據(jù)delay_us(); // 延時// 將數(shù)據(jù)左移一位，讓原來第6位變?yōu)榈?位dat = dat << 1;}
}/** 函數(shù)名：i2c_read_byte* 函數(shù)功能： 主機從i2c總線上的從設(shè)備讀8bits數(shù)據(jù),* 主機發(fā)送一個應(yīng)答或者非應(yīng)答信號* 函數(shù)參數(shù)： 0 ： 應(yīng)答信號 1 ： 非應(yīng)答信號* 函數(shù)返回值：讀到的有效數(shù)據(jù)** */
unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack)
{/** 數(shù)據(jù)信號：時鐘在低電平期間，發(fā)送器向數(shù)據(jù)線上寫入數(shù)據(jù)* 時鐘在高電平期間，接收器從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)* ---- --------* SCL \ / \* -------- --------* -------- ------------------ ---* SDA X X* -------- ------------------ ---** 先接收高位， 在接收低位* */unsigned int i;unsigned char dat; // 保存接受的數(shù)據(jù)// 將數(shù)據(jù)線設(shè)置為輸入SET_SDA_IN;for (i = 0; i < 8; i++){// 先把時鐘線拉低，等一段時間，保證發(fā)送器發(fā)送完畢數(shù)據(jù)I2C_SCL_L;delay_us();delay_us(); // 保證發(fā)送器發(fā)送完數(shù)據(jù)// 時鐘線拉高，讀取數(shù)據(jù)I2C_SCL_H;delay_us();dat = dat << 1; // 數(shù)值左移 0000 0000if (I2C_SDA_READ) // pf15管腳得到了一個高電平輸入{dat |= 1; // 0000 0110}else{dat &= (~0X1);}delay_us();}if (ack){i2c_nack(); // 發(fā)送非應(yīng)答信號，不再接收下一次數(shù)據(jù)}else{i2c_ack(); // 發(fā)送應(yīng)答信號}return dat;
}
/** 函數(shù)名： i2c_wait_ack* 函數(shù)功能： 主機作為發(fā)送器時，等待接收器返回的應(yīng)答信號* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：* 0：接收到的應(yīng)答信號* 1：接收到的非應(yīng)答信號* */
unsigned char i2c_wait_ack(void)
{/** 主機發(fā)送一個字節(jié)之后，從機給主機返回一個應(yīng)答信號** -----------* SCL / M:讀 \* ------------- --------* --- ---- --------------------* SDA X X* --- --------------------* 主 釋 從機 主機* 機 放 向數(shù)據(jù) 讀數(shù)據(jù)線* 總 線寫 上的數(shù)據(jù)* 線 數(shù)據(jù)* */// 時鐘線拉低，接收器可以發(fā)送信號I2C_SCL_L;I2C_SDA_H; // 先把數(shù)據(jù)線拉高，當(dāng)接收器回應(yīng)應(yīng)答信號時，數(shù)據(jù)線會拉低delay_us();SET_SDA_IN; // 設(shè)置數(shù)據(jù)線為輸入delay_us();delay_us();I2C_SCL_H; // 用于讀取數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)if (I2C_SDA_READ) // PF15得到一個高電平輸入，收到非應(yīng)答信號return 1;I2C_SCL_L; // 時鐘線拉低，讓數(shù)據(jù)線處于占用狀態(tài)return 0;
}
/** 函數(shù)名： iic_ack* 函數(shù)功能： 主機作為接收器時，給發(fā)送器發(fā)送應(yīng)答信號* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：無* */
void i2c_ack(void)
{/* --------* SCL / \* ------- ------* ---* SDA X* --- -------------* */// 保證數(shù)據(jù)線是輸出SET_SDA_OUT;I2C_SCL_L; // 拉低時鐘線delay_us();I2C_SDA_L; // 數(shù)據(jù)線拉低，表示應(yīng)答信號delay_us();I2C_SCL_H; // 時鐘線拉高，等待發(fā)送器讀取應(yīng)答信號delay_us();delay_us();I2C_SCL_L; // 數(shù)據(jù)線處于占用狀態(tài)，發(fā)送器發(fā)送下一次數(shù)據(jù)
}
/** 函數(shù)名： iic_nack* 函數(shù)功能： 主機作為接收器時，給發(fā)送器發(fā)送非應(yīng)答信號* 函數(shù)參數(shù)：無* 函數(shù)返回值：無* */
void i2c_nack(void)
{/* --------* SCL / \* ------- ------* --- ---------------* SDA X* ---* */// 保證數(shù)據(jù)線是輸出SET_SDA_OUT;I2C_SCL_L; // 拉低時鐘線delay_us();I2C_SDA_H; // 數(shù)據(jù)線拉高，表示非應(yīng)答信號delay_us();I2C_SCL_H; // 時鐘線拉高，等待發(fā)送器讀取應(yīng)答信號delay_us();delay_us();I2C_SCL_L; // 數(shù)據(jù)線處于占用狀態(tài)，發(fā)送器發(fā)送下一次數(shù)據(jù)
}// main.c
#include "si7006.h"void delay(int ms)
{int i, j;for (i = 0; i < ms; i++){for (j = 0; j < 2000; j++);}
}
int main()
{unsigned short hum;short tem;// 進(jìn)行si7006的初始化si7006_init();while (1){// 讀取濕度hum = si7006_read_hum_data(0X40, 0XE5);// 讀取溫度tem = si7006_read_temp_data(0X40, 0XE3);// 將溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)按照轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換hum = 125 * hum / 65536 - 6;tem = 175.72 * tem / 65536 - 46.85;delay(1000); // 延時打印// 將獲取到的數(shù)據(jù)打印到串口printf("hum:%d\n", hum);printf("tem:%d\n", tem);}return 0;
}