IIC总线有两条串行线,其一是时钟线SCK(同步),其二是数据线SDA。只有一条数据线属于半双工。应用中,单片机常常作为主机,外围器件可以挂载多个。(当然主机也可以有多个。多个主机都要访问从机需要仲裁机制。)每一个从机器件都拥有唯一的一个地址。 这样才能区分主机与哪个从机通信。如下图:
有两个从机与一个主机。
由于在设置SDA,SCL两个串行时GPIO时都会设置成开漏模式。开漏模式需要通过上拉电阻拉到高电平。
那么为什么不用复用推挽呢?都知道推挽能输出稳定的高低电平。当某一主机SDA为高,某一从机SDA为低。那么很可能短路。如果是开漏带上拉电阻的。就直接上拉电阻流向从机SDA低。这样是比较安全的。开漏模式组成线与的关系,任何一个器件都可以拉低电平。
分为起始信号,数据传输,应答信号,停止信号。
在SCL高电平时SDA必须稳定不变。等待从机读取。所以在SCL低电平时才可以改变。
总结:我们在起始信号之后,主机开始发送传输的数据;在串行时钟线 SCL 为低电平状态时,SDA 允许改变传输的数据位(1 为高电平,0 为低电平),在SCL 为高电平状态时,SDA 要求保持稳定,相当于一个时钟周期传输 1bit 数据,经过8 个时钟周期后,传输了 8bit 数据,即一个字节。第8 个时钟周期末,主机释放SDA 以使从机应答,在第 9 个时钟周期,从机将 SDA 拉低以应答;如果第 9 个时钟周期,SCL 为高电平时,SDA 未被检测到为低电,视为非应答,表明此次数据传输失败。第 9 个时钟周期末,从机释放 SDA 以使主机继续传输数据,如果主机发送停止信号,此次传输结束。我们要注意的是数据以8bit 即一个字节为单位串行发出,其最先发送的是字节的最高位。
具体注意主机给从机呢还是从机给主机发送。看颜色的不同。
对于有些51单片机可能没有IIC的硬件驱动。要用模拟GPIO的方式来实现。但现在的单片机都会有
硬件的IIC驱动。直接用就好了。
内部的温度传感器感知一个模拟信号。
内部有一个温度传感器。通过操作指针寄存器读取温度传感器的值。
1. 配置寄存器
总结:具体详细的看LM75的手册。
用模拟IIC的方式来获取LM75的温度。通过串口打印出来。
硬件电路:用PB6,PB7GPIO口来模拟。
1001 A0 = 1 A1 = 1 A2 =1 = 0x9E
配置寄存器(01):
总结:代码都是按流程来的。配合流程一起看。
my_i2c_soft.h
#ifndef MY_I2C_SOFT_H
#define MY_I2C_SOFT_H
/**
@brief: 软件I2C的实现
*/
#include "gd32f10x.h"
#define I2C_SOFT_RCU RCU_GPIOB
#define I2C_SOFT_PORT GPIOB
#define I2C_SOFT_SCL_PIN GPIO_PIN_6
#define I2C_SOFT_SDA_PIN GPIO_PIN_7
void my_i2c_init(void); /* i2c的初始化 */
void my_i2c_start(void); /* i2c的起始 */
void my_i2c_stop(void); /* i2c的结束 */
void my_i2c_send_byte(uint8_t byte_to_send); /* SDA发送一个byte */
uint8_t my_i2c_read_byte(void); /* SDA读取一个byte */
void my_i2c_ack(void); /* 主机应答 */
void my_i2c_nack(void); /* 主机非应答 */
uint8_t my_i2c_read_ack(void); /* 从机应答 */
#endif
my_i2c_soft.c
#include "my_i2c_soft.h"
#include "systick.h"
void my_i2c_w_SDA(uint8_t bit_value)
{
gpio_bit_write(I2C_SOFT_PORT, I2C_SOFT_SDA_PIN, (bit_status)bit_value);
delay_1us(10);
}
void my_i2c_w_SCL(uint8_t bit_value)
{
gpio_bit_write(I2C_SOFT_PORT, I2C_SOFT_SCL_PIN, (bit_status)bit_value);
delay_1us(10);
}
uint8_t my_i2c_r_SDA(void){
return gpio_input_bit_get(I2C_SOFT_PORT, I2C_SOFT_SDA_PIN);
}
//初始化函数
void my_i2c_init(void){
rcu_periph_clock_enable(I2C_SOFT_RCU);
/* 开漏模式 */
gpio_init(I2C_SOFT_PORT, GPIO_MODE_OUT_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, I2C_SOFT_SCL_PIN|I2C_SOFT_SDA_PIN);
gpio_bit_set(I2C_SOFT_PORT, I2C_SOFT_SCL_PIN|I2C_SOFT_SDA_PIN);
}
//i2c的起始
void my_i2c_start(void){
//SDA高,SCL高,SDA低,SCL低;
my_i2c_w_SDA(1);
my_i2c_w_SCL(1);
my_i2c_w_SDA(0);
my_i2c_w_SCL(0); /* 为传输数据做准备,只有SCL才可以改变数据 */
}
//i2c的结束
void my_i2c_stop(void){
my_i2c_w_SDA(0);
my_i2c_w_SCL(1);
my_i2c_w_SDA(1);
}
//SDA发送一个byte
void my_i2c_send_byte(uint8_t byte_to_send){
uint8_t i;
for(i = 0; i < 8; i++){
my_i2c_w_SDA(byte_to_send & (0x80>>i));
my_i2c_w_SCL(1); /* 从机来读 */
my_i2c_w_SCL(0);
}
}
//SDA读一个byte
uint8_t my_i2c_read_byte(void){
uint8_t result = 0x00;
my_i2c_w_SDA(1); /* 主机释放 */
uint8_t i;
for(i = 0; i < 8; i++){
my_i2c_w_SCL(1);
if(my_i2c_r_SDA())
result = result | (0x80 >> i);//读SDA的bit值
my_i2c_w_SCL(0);
}
return result;
}
//主机应答
void my_i2c_ack(void){
my_i2c_w_SCL(0);
my_i2c_w_SDA(0);
my_i2c_w_SCL(1);
my_i2c_w_SCL(0);
}
//主机非应答
void my_i2c_nack(void){
my_i2c_w_SCL(0);
my_i2c_w_SDA(1);
my_i2c_w_SCL(1);
my_i2c_w_SCL(0);
}
//主机读应答
uint8_t my_i2c_read_ack(void){
uint8_t ack_result;
my_i2c_w_SDA(1); /* 主机释放 */
my_i2c_w_SCL(1);
ack_result = my_i2c_r_SDA();
my_i2c_w_SCL(0);
return ack_result;
}
lm75a_temp.h
#ifndef __LM75A_TEMP_H
#define __LM75A_TEMP_H
#include "gd32f10x.h"
#include "my_i2c_soft.h"
#define LM75A_I2C_ADDR 0x9E /* LM75A的从机地址 */
#define LM75A_TEMP_REG 0x00 /* 温度寄存器的指针地址 */
#define LM75A_CONF_REG 0x01 /* 配置寄存器(Conf)*/
#define LM75A_THYST_REG 0x10 /* 滞后寄存器(Thyst) */
#define LM75A_TOS_REG 0x11 /* 过热关断寄存器(Tos) */
#define IIC_WRITE 0
#define IIC_READ 1
void lm75a_init(void);
float lm75a_get_temp(void); //获取温度传感器的温度值
void lm75a_poweroff(uint8_t id_rw,uint8_t reg_addr,uint8_t data); //关断温度传感器
void lm75a_read_reg(uint8_t lm75a_id, uint8_t reg, uint8_t *p, uint8_t len); //读温度寄存器的值
uint8_t lm75a_write_addr(uint8_t id_rw, uint8_t reg_addr);
#endif
lm75a_temp.c
#include "lm75a_temp.h"
#include "systick.h"
void lm75a_init(void){
my_i2c_init();
}
// 读温度传感器的温度寄存器的值并转换为温度值
float lm75a_get_temp(void){
float temp_result;
//读温度寄存器值
uint8_t byte_data[2];
lm75a_poweroff(LM75A_I2C_ADDR | IIC_WRITE, LM75A_CONF_REG,0x00); /* 开启LM75 */
lm75a_read_reg(LM75A_I2C_ADDR, LM75A_TEMP_REG, byte_data, 2);
delay_1ms(100); /* 需要延时100ms */
lm75a_poweroff(LM75A_I2C_ADDR | IIC_WRITE, LM75A_CONF_REG,0x01); /* 关闭LM75 */
//将温度寄存器值转为温度值
uint16_t temp_reg = byte_data[0]<<3 | byte_data[1]>>5;
/* 判断D10是正负还是负数 0:正 1::负数 */
if((temp_reg & 0x0400) == 0){
temp_result = temp_reg * 0.125;
}else{
temp_reg = (~((temp_reg&0x03ff)-1)) & 0x03ff; //补码到原码转换
temp_result = temp_reg * (-0.125);
}
return temp_result;
}
/***
功能:读温度寄存器的值
输入:
uint8_t lm75a_id: lm75a的iic从机地址
uint8_t reg:要操作的寄存器的指针
uint8_t *p:读取结果存放的位置
uint8_t len:寄存器的字节长度(1 or 2)
返回:无
*****/
void lm75a_read_reg(uint8_t lm75a_id, uint8_t reg, uint8_t *p, uint8_t len){
//向iic总线上写入器件地址、指针字节
lm75a_write_addr(lm75a_id|IIC_WRITE, reg);
my_i2c_start();
my_i2c_send_byte(lm75a_id|IIC_READ);
my_i2c_read_ack();
uint8_t i;
for(i = 0; i < len; i++){
*p++ = my_i2c_read_byte();
if(i != (len-1))
my_i2c_ack();
}
my_i2c_nack();
my_i2c_stop();
}
/***
输入:
uint8_t id_rw:从机地址|读写标识
**/
uint8_t lm75a_write_addr(uint8_t id_rw, uint8_t reg_addr){
my_i2c_start();
my_i2c_send_byte(id_rw);
my_i2c_read_ack();
my_i2c_send_byte(reg_addr);
my_i2c_read_ack();
return 0;
}
void lm75a_poweroff(uint8_t id_rw,uint8_t reg_addr,uint8_t data) //关断温度传感器
{
lm75a_write_addr(id_rw, reg_addr);
my_i2c_send_byte(data);
my_i2c_read_ack();
my_i2c_stop();
}
main.c
#include
#include "systick.h"
#include "usart_comm.h"
#include "lm75a_temp.h"
int main(){
systick_config();
usart0_init(9600);
float temp_result;
char temp_string[80];
lm75a_init();
while(1){
temp_result = lm75a_get_temp();
sprintf(temp_string, "temperature is: %.3f C.\n", temp_result); /* 把浮点转成字符 */
usart0_send_string((uint8_t *)temp_string); /* 打印温度 */
delay_1ms(1000); //等待1s
}
}
最终结果打印: