嵌入式学习-ARM-IIC实验

作者：weixin_40725706 | 2024-03-26 09:41:16

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嵌入式学习-ARM-IIC实验

1.设置温度湿度阈值，当温度过高时，打开风扇，蜂鸣器报警
2.当湿度比较高时，打开LED1灯，蜂鸣器报警

main.c

#include "si7006.h"
#include "i2c.h"
#include "led.h"
int main()
{
	// 温湿度
	gpio_other_init();
	i2c_init();
	si7006_init();
	short tem;
    unsigned short hum;
	while (1)
	{
		/*** 温湿度实验****/
		SP1_OFF();
		LED1_OFF();
		//读取温度数据
        tem=si7006_read_tem();
        //读取湿度数据
        hum=si7006_read_hum();
        //计算温湿度数据
        hum=125*hum/65536-6;
        tem=175.72*tem/65536-46.85;
		if (tem > 30)
		{
		 	FAN_ON();
			SP1_ON();
		}
		if (hum > 70)
		{
			LED1_ON();
		}
        printf("hum:%d\t",hum);
        printf("tem:%d\n",tem);
		delay(2000);
	return 0;
}

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i2c.h

#ifndef __I2C_H__
#define __I2C_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);//微秒延时
void delay(int ms);
void i2c_init(void);//初始化
void i2c_start(void);//起始信号
void i2c_stop(void);//终止信号
void i2c_write_byte(unsigned char  dat);//写一个字节数据
unsigned char i2c_read_byte(unsigned char ack);//读取一个字节数据
unsigned char i2c_wait_ack(void);       //等待应答信号
void i2c_ack(void);//发送应答信号
void i2c_nack(void);//发送非应答信号

#endif
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i2c.c

#include "i2c.h"

extern void printf(const char* fmt, ...);

/*
 * 函数名 ： delay_us
 * 函数功能：延时函数
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：无
 * */
void delay_us(void)
{
    unsigned int i = 2000;
    while(i--);
}
/*
 * 函数名 ： i2c_init
 * 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，
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：无
 * */
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;
}



/*
 * 函数名：i2c_start
 * 函数功能：模拟i2c开始信号的时序
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：无
 * */
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     \
     *          --------
     * */   
    //确保SDA是输出状态 PF15输出
    SET_SDA_OUT;
    // 空闲状态SDA和SCL拉高 
    I2C_SCL_H;
    I2C_SDA_H;
    delay_us();//延时等待一段时间
    I2C_SDA_L;//数据线拉低
    delay_us();//延时等待一段时间
    I2C_SCL_L;//时钟线拉低，让总线处于占用状态
}

/*
 * 函数名：i2c_stop
 * 函数功能：模拟i2c停止信号的时序
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：无
 * */

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       /
     *    --- -------
     * */
    //确保SDA是输出状态 PF15输出
    SET_SDA_OUT;

    //时钟线拉低
    I2C_SCL_L;
    delay_us();//延时等待一段时间
    I2C_SDA_L;//数据线拉低
    delay_us();//延时等待一段时间

    //时钟线拉高
    I2C_SCL_H;
    delay_us();//延时等待一段时间
    I2C_SDA_H;//数据线拉高

}

/*
 * 函数名： i2c_write_byte
 * 函数功能：主机向i2c总线上的从设备写8bits数据
 * 函数参数：dat : 等待发送的字节数据
 * 函数返回值： 无
 * */

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 
     * */
    //确保SDA是输出状态 PF15输出
    SET_SDA_OUT;
    unsigned int i;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        //时钟线拉低
         I2C_SCL_L;
         delay_us();//延时
         //0X3A->0011 1010   0X80->10000000
         if(dat&0X80)//最高位为1 (1000 0000)
         {
            //发送1
            I2C_SDA_H;
         }
         else  //最高位为0
         {
            I2C_SDA_L;//发送0
         }
         delay_us();//延时
         
         //时钟线拉高，接收器接收
         I2C_SCL_H;
        delay_us();//延时,用于等待接收器接收数据
        delay_us();//延时
        //将数据左移一位，让原来第6位变为第7位
        dat = dat<<1;

    }
    

}

/*
 * 函数名：i2c_read_byte
 * 函数功能： 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
 * 函数参数： 0 ： 应答信号   1 ： 非应答信号
 * 函数返回值：读到的有效数据
 *
 * */
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;//保存接受的数据
    //将数据线设置为输入
    SET_SDA_IN;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        //先把时钟线拉低，等一段时间，保证发送器发送完毕数据
        I2C_SCL_L;
        delay_us();
        delay_us();//保证发送器发送完数据
        //时钟线拉高，读取数据
        I2C_SCL_H;
        delay_us();
        dat=dat<<1;//数值左移 一定要先左移在赋值，不然数据会溢出
        if(I2C_SDA_READ)//如果pf15管脚得到了一个高电平输入
        {
            dat |=1; //0000 0110
        }
        else //如果pf15管脚得到了一个低电平输入
        {
            dat &=(~0X1);
        }
         delay_us();
    }
        if(ack)//高电平、非应答信号
        {
            i2c_nack();//发送非应答信号，不再接收下一次数据
        }
        else//低电平、应答信号
        {
           i2c_ack();//发送应答信号 
        }
    return dat;//将读取到的数据返回
}
/*
 * 函数名： i2c_wait_ack
 * 函数功能： 主机作为发送器时，等待接收器返回的应答信号
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：
 *                  0：接收到的应答信号
 *                  1：接收到的非应答信号
 * */
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
     * */   
    //时钟线拉低，接收器可以发送信号
    I2C_SCL_L;
    I2C_SDA_H;//先把数据线拉高，当接收器回应应答信号时，数据线会拉低
    delay_us();
    SET_SDA_IN;//设置数据线为输入
    delay_us();//等待从机响应
    delay_us();
    
    I2C_SCL_H;//用于读取数据线数据
    if(I2C_SDA_READ)//PF15得到一个高电平输入，收到非应答信号
        return 1;
    I2C_SCL_L;//时钟线拉低，让数据线处于占用状态
    return 0;
    
} 
/*
 * 函数名： iic_ack
 * 函数功能： 主机作为接收器时，给发送器发送应答信号
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：无
 * */
void i2c_ack(void)
{
    /*            --------
     * SCL       /        \
     *    -------          ------
     *    ---
     * SDA   X 
     *    --- -------------
     * */
    //保证数据线是输出
    SET_SDA_OUT;
    I2C_SCL_L;//拉低时钟线
    delay_us();
    I2C_SDA_L;//数据线拉低，表示应答信号
    delay_us();

    I2C_SCL_H;//时钟线拉高，等待发送器读取应答信号
    delay_us();//让从机读取我们当前的回应
    delay_us();
    I2C_SCL_L;//数据线处于占用状态，发送器发送下一次数据

}
/*
 * 函数名： iic_nack
 * 函数功能： 主机作为接收器时，给发送器发送非应答信号
 * 函数参数：无
 * 函数返回值：无
 * */
void i2c_nack(void)
{
    /*            --------
     * SCL       /        \
     *    -------          ------
     *    --- ---------------
     * SDA   X 
     *    --- 
     * */   
    //保证数据线是输出
    SET_SDA_OUT;
    I2C_SCL_L;//拉低时钟线
    delay_us();
    I2C_SDA_H;//数据线拉高，表示非应答信号
    delay_us();

    I2C_SCL_H;//时钟线拉高，等待发送器读取应答信号
    delay_us();
    delay_us();
    I2C_SCL_L;//数据线处于占用状态，发送器发送下一次数据
}

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si7006.h

#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__
#include "i2c.h"

void si7006_init();
short si7006_read_tem();
unsigned short si7006_read_hum();

#endif
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si7006.c

#include"si7006.h"
//封装延时函数
void delay(int ms)
{
    int i,j;
    for(i=0;i<ms;i++)
    {
        for(j=0;j<2000;j++)
        {}

    }
}
void si7006_init()
{
    
    //发起起始信号
    i2c_start();
    //发送从机地址+写标志
    i2c_write_byte(0X40<<1|0);// 0x80
    //等待从机应答
    i2c_wait_ack();
    
    //初始化写寄存器
    //发送寄存器地址 0XE6
    i2c_write_byte(0XE6);
    i2c_wait_ack();
    //传输要写入的数据，完成初始化 0x3A
    i2c_write_byte(0X3A);
    i2c_wait_ack();

    //发送终止信号
    i2c_stop();
}

short si7006_read_tem()
{
    short tem;
    char tem_h,tem_l;
    //发起起始信号
    i2c_start();
    //发送从机地址+写标志
    i2c_write_byte(0x40<<1|0);
    //等待从机应答
    i2c_wait_ack();
    //发送寄存器地址  0XE3
    i2c_write_byte(0xe3);
    //等待从机应答
    i2c_wait_ack();
    //重复起始信号
    i2c_start();
    //发送从机地址+读标志
    i2c_write_byte(0x40<<1|1); //0x81
    //等待从机应答
    i2c_wait_ack();
    delay(100);//等待从机测量数据

    //接收数据高八位
    //发送应答信号
    tem_h=i2c_read_byte(0);//参数是ack,低电平、应答信号

    //接收数据低八位
    //发送非应答信号
    tem_l=i2c_read_byte(1);//参数是nack,高电平、非应答信号

    //将高八位和低八位合成一个数据   高八位<<8|低8位
    tem=tem_h<<8|tem_l;
    return  tem;
}

unsigned short si7006_read_hum()
{

    unsigned short hum;
     unsigned char hum_h,hum_l;
    //发起起始信号
    i2c_start();
    //发送从机地址+写标志
    i2c_write_byte(0x40<<1|0);
    //等待从机应答
    i2c_wait_ack();
    //发送寄存器地址  0XE3
    i2c_write_byte(0xe5);
    //等待从机应答
    i2c_wait_ack();
    //重复起始信号
    i2c_start();
    //发送从机地址+读标志
    i2c_write_byte(0x40<<1|1);
    //等待从机应答
    i2c_wait_ack();
    delay(100);//等待从机测量数据
    //接收数据高八位
    //发送应答信号
    hum_h=i2c_read_byte(0);

    //接收数据低八位
    //发送非应答信号
    hum_l=i2c_read_byte(1);
    //将高八位和低八位合成一个数据   高八位<<8|低8位
    hum=hum_h<<8|hum_l;
    return  hum;
}
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