实验目的：采集温湿度传感器值
一，IIC概念
1.同步串行半双工总线，主要用于链接整体电路，硬件结构简单，接口连接方便，成本较低
2.两线制，只有两根双向信号线，数据线SDA,时钟线SCL
3.IIC传输速率：1）低速：100k ，2）400k，全速：3.4M
4.总线外接两个上拉电阻：在总线处于空闲状态时，默认处于高电平状态
二，硬件连接
1.支持多主机多从机模式，但同一时刻，只能一个主机和一个从机通讯，大多数情况使用单主机多从机模式
2.每个挂接到 IIC总线上的从机设备，都有自己唯一的7位从机地址
3.发送数据----发送器，接收数据----接收器
主动发起数据----主机，被动接收数据-----从机
4.时钟信号由主机产生，作用给从机完成数据收发同步
三，内部框图
四，时序
1.总线时序，时序的拼接才是协议
2.SCL高电平，可以发送起始信号和终止信号
SCL低电平，可以发送数据传输信号
3.发送完8位数据位后必须发一个应答位，只有应答后才能发送结束信号
4.从机地址必须写在起始信号后面，这样
1.起始信号
1、起始信号和停止信号都由主机产生
2、起始信号产生之后，代表总线开始传输数据
3、起始信号：在SCL为高电平期间，数据线从高到低的变化(下降沿)
4、起始信号产生之后，总线处于占用状态
2.停止信号
1，停止信号产生之后，代表总线传输数据结束
2，停止信号：在SCL为高电平期间，数据线从低到高的变化(上升沿)
3，停止信号产生之后，总线处于空闲状态
3.数据传输信号
在SCL为低电平期间，数据线上数据允许发生变化，发送器向数据线上写入数据
在SCL为高电平期间，要求数据线上数据保持稳定，不允许发生变化，接收器从数据线上读取数据
4.应答信号
1、每一个被传输的数据，必须保证8位长度 ==> 先发送高位，在发送低位
2、每传送完8位数据位之后，必须跟随一个应答位， 一帧数据 = 8位数据位+1位应答位=9位
3、发送器向数据线写入8位数据，接收器在第9个时钟周期，向数据线写入应答信号/非应答信号
发送器在第9个时钟周期，从数据线上读取数据
读0：接收器返回的是应答信号
读1：接收器返回的是非应答信号
5.寻址信号
1、IIC总线传输数据是广义，既可以传输8位数据，也可以传输7位从机地址+读/写位
2、写位用0表示，读位用1表示
3、从总线上读取数据：7位从机地址 + 读(1)
4、向总线上写入数据：7位从机地址 + 写(0)
5、从机地址必须写在起始信号后面，这样这8位才代表寻址过程
五，IIC协议
1.主机发送一个字节给从机
2.主机发送多个字节给从机
3.从机发送一个字节给主机
4.从机发送一个字节给主机
六，分析si7006芯片
1、si7006从机地址 ===> 0x40
2、si7006内部框图
3、芯片如何进行初始化(地址/值) ===> 0xE6 0x3A
4、如何采集温度和湿度的地址
5、查找si7006芯片手册的采集协议
6、如何将数据量转换为模拟量 ===> 公式
1，内部框图
2，从机地址
：0x40
从机地址+读：0x40 << 1 | 1
从机地址+写：0x40 << 1 | 0
3，读取温湿度命令码
测量相关湿度，保持主机模式：0xE5
测量相关湿度，不保持主机模式：0xF5
测量相关温度，保持主机模式：0xE3
测量相关温度，不保持主机模式：0xF3
从之前测量湿度中，读取温度的值：0xE0
写用户寄存器1 ：0xE6
读用户寄存器1：0xE7
七，起始信号
起始信号===从机地址+写===ACK===命令码===ACK===起始信号===从机地址+读===ACK===延时函数===========高八位===ACK===第八位NACK===停止信号
八，转换公式
因为测出来的时模拟量，需要使用ADC转为数字量
湿度转换公式 H = %RH - 125*RH_Code / 65536 -6
温度转换公式 T = 175.72*Temp_Code / 65536 - 46.85
九，初始化值
寄存器初始化值：0011 1010 ====== 0x3A
[7][0] == 00：测量精度
[6] == 0：电源状态 ： 0 = 高电平 ，1 = 低电平
十，示例代码
main.c
1 #include "si7006.h"
2
3 extern void printf(const char *fmt, ...);
4 void delay_ms(int ms)
5 {
6 int i,j;
7 for(i = 0; i < ms;i++)
8 for (j = 0; j < 1800; j++);
9 }
10
11
12 int main()
13 {
14 unsigned short hum;
15 short temp;
16 si7006_init();
17 while(1)
18 {
19 hum = si7006_read_hum_data(SI7006_SLAVE,0xE5);
20 temp = si7006_read_temp_data(SI7006_SLAVE,0xE3);
21 printf("hum = %d\n",hum*125/65536 - 6);
22 printf("temp = %d\n",temp*176/65536 - 47);
23 }
24 return 0;
25 }
iic.h
1 #ifndef __IIC_H__
2 #define __IIC_H__
3 #include "stm32mp1xx_gpio.h"
4 #include "stm32mp1xx_rcc.h"
5
6 /* 通过程序模拟实现I2C总线的时序和协议
7 * GPIOF ---> AHB4
8 * I2C1_SCL ---> PF14
9 * I2C1_SDA ---> PF15
10 *
11 * */
12
13 #define SET_SDA_OUT do{GPIOF->MODER &= (~(0x3 << 30)); \
14 GPIOF->MODER |= (0x1 << 30);}while(0)
15 #define SET_SDA_IN do{GPIOF->MODER &= (~(0x3 << 30));}while(0)
16
17 #define I2C_SCL_H do{GPIOF->BSRR |= (0x1 << 14);}while(0)
18 #define I2C_SCL_L do{GPIOF->BRR |= (0x1 << 14);}while(0)
19
20 #define I2C_SDA_H do{GPIOF->BSRR |= (0x1 << 15);}while(0)
21 #define I2C_SDA_L do{GPIOF->BRR |= (0x1 << 15);}while(0)
22
23 #define I2C_SDA_READ (GPIOF->IDR & (0x1 << 15))
24
25 void delay_us(void);
26 void i2c_init(void);
27 void i2c_start(void);
28 void i2c_stop(void);
29 void i2c_write_byte(unsigned char dat);
30 unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack);
31 unsigned char i2c_wait_ack(void);
32 void i2c_ack(void);
33 void i2c_nack(void);
34
35 #endif
iic.c
1 #include "iic.h"
2
3 extern void printf(const char* fmt, ...);
4 /*
5 * 函数名 ： delay_us
6 * 函数功能：延时函数
7 * 函数参数：无
8 * 函数返回值：无
9 * */
10 void delay_us(void)
11 {
12 unsigned int i = 2000;
13 while(i--);
14 }
15 /*
16 * 函数名 ： i2c_init
17 * 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，
18 * 函数参数：无
19 * 函数返回值：无
20 * */
21 void i2c_init(void)
22 {
23 // 使能GPIOF端口的时钟
24 RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0x1 << 5);
25 // 设置PF14，PF15引脚为通用的输出功能
26 GPIOF->MODER &= (~(0xF << 28));
27 GPIOF->MODER |= (0x5 << 28);
28 // 设置PF14, PF15引脚为推挽输出
29 GPIOF->OTYPER &= (~(0x3 << 14));
30 // 设置PF14, PF15引脚为高速输出
31 GPIOF->OSPEEDR |= (0xF << 28);
32 // 设置PF14, PF15引脚的禁止上拉和下拉
33 GPIOF->PUPDR &= (~(0xF << 28));
34 // 空闲状态SDA和SCL拉高
35 I2C_SCL_H;
36 I2C_SDA_H;
37 }
38
39 /*
40 * 函数名：i2c_start
41 * 函数功能：模拟i2c开始信号的时序
42 * 函数参数：无
43 * 函数返回值：无
44 * */
45 void i2c_start(void)
46 {
47 /*
48 * 开始信号：时钟在高电平期间，数据线从高到低的变化
49 * --------
50 * SCL \
51 * --------
52 * ----
53 * SDA \
54 * --------
55 * */
56 SET_SDA_OUT;//1.设置数据线为输出模式
57 I2C_SCL_H;//2.在SCL为高电平
58 delay_us();
59 I2C_SDA_H;//3.SDA高电平
60 delay_us();
61 I2C_SDA_L;//4.SDA低电平
62 I2C_SCL_L;//5.起始信号产生之后，总线处于占用状态
63 }
64
65 /*
66 * 函数名：i2c_stop
67 * 函数功能：模拟i2c停止信号的时序
68 * 函数参数：无
69 * 函数返回值：无
70 * */
71
72 void i2c_stop(void)
73 {
74 /*
75 * 停止信号 ： 时钟在高电平期间，数据线从低到高的变化
76 * ----------
77 * SCL /
78 * --------
79 * --- -------
80 * SDA X /
81 * --- -------
82 * */
83 SET_SDA_OUT;//1.设置数据线为输出模式
84 I2C_SCL_L;//2.SCL为低电平，数据线上数据发生变化
85 delay_us();
86 I2C_SDA_L;//3.SDA为低电平
87 delay_us();
88 I2C_SCL_H;//4.SCL为高电平
89 delay_us();
90 I2C_SDA_H;//5.SDA为高电平
91 delay_us();
92 }
93
94 /*
95 * 函数名： i2c_write_byte
96 * 函数功能：主机向i2c总线上的从设备写8bits数据
97 * 函数参数：dat : 等待发送的字节数据
98 * 函数返回值： 无
99 * */
100
101 void i2c_write_byte(unsigned char dat)
102 {
103 /*
104 * 数据信号：时钟在低电平期间，发送器向数据线上写入数据
105 * 时钟在高电平期间，接收器从数据线上读取数据
106 * ---- --------
107 * SCL \ / \
108 * -------- --------
109 * -------- ------------------ ---
110 * SDA X X
111 * -------- ------------------ ---
112 *
113 * 先发送高位在发送低位
114 * */
115 unsigned int i;
116 SET_SDA_OUT;//1.设置数据线为输出模式
117 for(i=0;i<8;i++)
118 {
119 I2C_SCL_L; //2.SCL为低电平，可以向数据线上写入数据
120 delay_us();
121 if(dat & 0x80) //先发送高位在发送低位
122 I2C_SDA_H;//3.向数据线上写入高电平
123 else
124 I2C_SDA_L;//4.向数据线上写入低电平
125 delay_us();
126 I2C_SCL_H; //5.等待从机从数据线上读取数据
127 delay_us();
128 delay_us();
129 dat <<= 1; //6.移位
130 }
131 }
132
133 /*
134 * 函数名：i2c_read_byte
135 * 函数功能： 主机从i2c总线上的从设备读8bits数据,
136 * 主机发送一个应答或者非应答信号
137 * 函数参数： 0 ： 应答信号 1 ： 非应答信号
138 * 函数返回值：读到的有效数据
139 *
140 * */
141 unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack)
142 {
143 /*
144 * 数据信号：时钟在低电平期间，发送器向数据线上写入数据
145 * 时钟在高电平期间，接收器从数据线上读取数据
146 * ---- --------
147 * SCL \ / \
148 * -------- --------
149 * -------- ------------------ ---
150 * SDA X X
151 * -------- ------------------ ---
152 *
153 * 先接收高位， 在接收低位
154 * */
155 unsigned int i;
156 unsigned char dat; //读取到有效数据
157 SET_SDA_IN;//1.设置数据线为输入模式
158 for(i=0;i<8;i++)
159 {
160 I2C_SCL_L;//2.保证发送器，向数据线上写入数据完成
161 delay_us();
162 delay_us();
163 I2C_SCL_H; //3.时钟线在高电平期间，从数据线上读取数据
164 delay_us();
165 dat <<= 1; //4.移位必须放在if前面
166 if(I2C_SDA_READ)
167 dat |= 1;//5.读取数据为1
168 else
169 dat |= 0; //6.读取数据为0
170 delay_us();
171 }
172 if(!ack)
173 i2c_ack(); //7.主机给从机返回应答信号
174 else
175 i2c_nack();//8.主机给从机返回非应答信号
176 return dat;
177 }
178
179 /*
180 * 函数名： i2c_wait_ack
181 * 函数功能： 主机作为发送器时，等待接收器返回的应答信号
182 * 函数参数：无
183 * 函数返回值：
184 * 0：接收到的应答信号
185 * 1：接收到的非应答信号
186 * */
187 unsigned char i2c_wait_ack(void)
188 {
189 /*
190 * 主机发送一个字节之后，从机给主机返回一个应答信号
191 *
192 * -----------
193 * SCL / M:读 \
194 * ------------- --------
195 * --- ---- --------------------
196 * SDA X X
197 * --- --------------------
198 * 主 释 从机 主机
199 * 机 放 向数据 读数据线
200 * 总 线写 上的数据
201 * 线 数据
202 * */
203
204 I2C_SCL_L;//1.时钟线为低电平
205 delay_us();
206 I2C_SDA_H;//2.数据线为高电平，释放总线
207 delay_us();
208 SET_SDA_IN;//3.设置数据线为输入模式
209 delay_us();
210 I2C_SCL_H;//4.时钟为高电平期间
211 delay_us();
212 if(I2C_SDA_READ)//5.从总线上读取数据
213 return 1;// 读1 非应答信号
214 I2C_SCL_L; //6.时钟线为低电平，总线处于占用状态
215 return 0;//7.读0 应答信号
216 }
217
218 /*
219 * 函数名： iic_ack
220 * 函数功能： 主机作为接收器时，给发送器发送应答信号
221 * 函数参数：无
222 * 函数返回值：无
223 * */
224 void i2c_ack(void)
225 {
226 /* --------
227 * SCL / \
228 * ------- ------
229 * ---
230 * SDA X
231 * --- -------------
232 * */
233 SET_SDA_OUT;//1.设置数据线为输出模式
234 I2C_SCL_L; //2.SCL为低电平，改变数据线上数据
235 delay_us();
236 I2C_SDA_L; //3.应答信号 ==> 0
237 delay_us();
238 I2C_SCL_H; //4.等待从机器读取应答信号
239 delay_us();
240 delay_us();
241 I2C_SCL_L;//5.总线处于占用状态
242 }
243
244 /*
245 * 函数名： iic_nack
246 * 函数功能： 主机作为接收器时，给发送器发送非应答信号
247 * 函数参数：无
248 * 函数返回值：无
249 * */
250 void i2c_nack(void)
251 {
252 /* --------
253 * SCL / \
254 * ------- ------
255 * --- ---------------
256 * SDA X
257 * ---
258 * */
259 SET_SDA_OUT;//1.设置数据线为输出模式
260 I2C_SCL_L; //2.SCL为低电平，改变数据线上数据
261 delay_us();
262 I2C_SDA_H; //3.非应答信号 ==> 1
263 delay_us();
264 I2C_SCL_H; //4.等待从机器读取应答信号
265 delay_us();
266 delay_us();
267 I2C_SCL_L;//5.总线处于占用状态
268 }
si7006.h文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-669715.html
1 #ifndef __SI7006_H__
2 #define __SI7006_H__
3
4 #include "iic.h"
5 #define SI7006_SLAVE 0x40
6
7 void si7006_init(void);
8
9 unsigned short si7006_read_hum_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr);
10 short si7006_read_temp_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr);
11
12
13 #endif //__SI7006_H__
si7006.c文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-669715.html
1 #include "iic.h"
2 #include "si7006.h"
3 extern void delay_ms(unsigned int ms);
4 /*
5 * 函数名：si7006_init
6 * 函数功能：SI7006芯片的初始化
7 * 函数参数：无
8 * 函数返回值：无
9 */
10 void si7006_init(void)
11 {
12 i2c_init();
13 i2c_start();
14 i2c_write_byte(0x40 << 1 | 0);
15 i2c_wait_ack();
16 i2c_write_byte(0xE6);
17 i2c_wait_ack();
18 i2c_write_byte(0x3A);
19 i2c_wait_ack();
20 i2c_stop();
21 }
22 /*
23 * 函数名：si7006_read_data
24 * 函数功能：读取SI7006的转换结果
25 * 函数参数：
26 * slave_addr ： 从机地址
27 * reg_addr ： 寄存器地址
28 * 函数返回值：无
29 */
30
31 unsigned short si7006_read_hum_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr)
32 {
33 unsigned short dat;
34 unsigned char dat_h;
35 unsigned char dat_l;
36 i2c_start();
37 i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0);
38 i2c_wait_ack();
39 i2c_write_byte(reg_addr);
40 i2c_wait_ack();
41 i2c_start();
42 i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1);
43 i2c_wait_ack();
44 //延时函数
45 delay_ms(5000);
46 dat_h = i2c_read_byte(0);
47 dat_l = i2c_read_byte(1);
48 i2c_stop();
49 dat = dat_h;
50 dat <<= 8;
51 dat |= dat_l;
52 return dat;
53 }
54
55 short si7006_read_temp_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr)
56 {
57 short dat;
58 unsigned char dat_h;
59 unsigned char dat_l;
60 i2c_start();
61 i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 0);
62 i2c_wait_ack();
63 i2c_write_byte(reg_addr);
64 i2c_wait_ack();
65 i2c_start();
66 i2c_write_byte(slave_addr << 1 | 1);
67 i2c_wait_ack();
68 //延时函数
69 dat_h = i2c_read_byte(0);
70 dat_l = i2c_read_byte(1);
71 i2c_stop();
72 dat = dat_h;
73 dat <<= 8;
74 dat |= dat_l;
75 return dat;
76
77
78 }
79 到了这里，关于cortex-A7核IIC实验--STM32MP157AAA的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
