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);
    }
}

 ⁠​‬​‍​‍‬​‍‌‍⁠​​‬‌‬​‬​‍‌​‬​⁠‍‌‌​​‍​​​​​‬​‌⁠​                  【立创·天空星STM32F407VET6】入门手册 - 飞书云文档 (feishu.cn)

                                     欢迎指正,希望对你,有所帮助!!!

相关推荐

最近更新

  1. PHP 表单验证:邮件和URL

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读
  2. org.apache.ibatis.session是什么?

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读
  3. C语言 指针方法 有一个班4个学生,5门课程

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读
  4. C++中的explicit关键字

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读
  5. 数组常见的实例方法

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读
  6. 精通Gradle发布配置:打造自动化部署的高速公路

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读
  7. 力扣283.移动零

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读
  8. SAP 如何修改统驭科目类型

    2024-07-10 20:12:02       0 阅读

热门阅读

  1. grblHAL的代码学习笔记和解读

    2024-07-10 20:12:02       11 阅读
  2. Spring Boot中的多租户架构实现

    2024-07-10 20:12:02       11 阅读
  3. 单链表的学习与基础运用p

    2024-07-10 20:12:02       14 阅读
  4. 如何正确使用Redisson实现分布式锁

    2024-07-10 20:12:02       8 阅读
  5. 开源软件项目的崛起:机遇、挑战与个人成长

    2024-07-10 20:12:02       6 阅读
  6. Electron 跨平台桌面应用开发工具

    2024-07-10 20:12:02       8 阅读
  7. 【linux】linux的特殊符号

    2024-07-10 20:12:02       7 阅读
  8. Rust:常见 GUI 框架

    2024-07-10 20:12:02       8 阅读
  9. 【C++ 】中类的成员函数和析构函数的作用

    2024-07-10 20:12:02       7 阅读