IIC和SPI结合实现室内温度计
iic.h
#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
#include "gpio.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);
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
SI7006.H
#ifndef __SI7006_H__
#define __SI7006_H__
#include "iic.h"
#define SI7006_SLAVE 0x40
void si7006_init(void);
short si7006_read_data(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr);
#endif //__SI7006_H__
spi.h
#ifndef __SPI_H__
#define __SPI_H__
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
// MOSI对应的引脚输出高低电平的信号
#define MOSI_OUTPUT_H() do{GPIOE->ODR |= (0x1 << 14);}while(0)
#define MOSI_OUTPUT_L() do{GPIOE->ODR &= (~(0x1 << 14));}while(0)
// 对应595芯片的锁存引脚输出高低电平
#define NSS_OUTPUT_H() do{GPIOE->ODR |= (0x1 << 11);}while(0)
#define NSS_OUTPUT_L() do{GPIOE->ODR &= (~(0x1 << 11));}while(0)
// 时钟信号对应的引脚输出高低电平
#define SCK_OUTPUT_H() do{GPIOE->ODR |= (0x1 << 12);}while(0)
#define SCK_OUTPUT_L() do{GPIOE->ODR &= (~(0x1 << 12));}while(0)
/*
* 函数功能： SPI初始化函数，推挽输出，高速，禁止上拉和下拉
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*/
void SPI_init(void);
/*
* 函数功能：SPI发送数据的函数
* 函数参数：dat : 要发送的数据
* 函数返回值：无
*
*/
void SPI_write(unsigned char dat);
#endifiic.c
#include "iic.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 \
* --------
* */
//保证数据线PF15是输出
SET_SDA_OUT;
//空闲状态时钟线和数据线拉高
I2C_SCL_H;
I2C_SDA_H;
delay_us();
I2C_SDA_L;//数据线拉低
delay_us();
I2C_SCL_L;//时钟线拉低，此时I2C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 /
* --- -------
* */
SET_SDA_OUT;
I2C_SCL_L;//方便讲数据线电频拉低
delay_us();
I2C_SDA_L;
delay_us();
I2C_SCL_H;
delay_us();
I2C_SDA_H;
}
/*
* 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
{
//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 0000 0000
if(I2C_SDA_READ)//pf15管脚得到了一个高电平输入
{
dat |=1; //0000 0110
}
else
{
dat &=(~0X1);
}
delay_us();
}
if(ack)
{
i2c_nack();//发送非应答信号，不再接收下一次数据
}
else
{
i2c_ack();//发送应答信号
}
return dat;
}
/*
* 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();//等待接收方向数据线写入
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();
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
}
si7006.c
#include "iic.h"
#include "si7006.h"
extern void delay(unsigned int ms);
/*
* 函数名：si7006_init
* 函数功能：SI7006芯片的初始化
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*/
void si7006_init(void)
{
i2c_init();
i2c_start();
i2c_write_byte(SI7006_SLAVE << 1);
i2c_wait_ack();
i2c_write_byte(0xE6);
i2c_wait_ack();
i2c_write_byte(0x3A);
i2c_wait_ack();
i2c_stop();
}
/*
* 函数名：si7006_read_data
* 函数功能：读取SI7006的转换结果
* 函数参数：
* slave_addr ： 从机地址
* reg_addr ： 寄存器地址
* 函数返回值：无
*/
short si7006_read_data(unsigned char slave_addr,
unsigned char reg_addr)
{
short dat;
unsigned char dat_h, dat_l;
i2c_start();
i2c_write_byte(slave_addr << 1);
i2c_wait_ack();
i2c_write_byte(reg_addr);
i2c_wait_ack();
i2c_start();
i2c_write_byte((slave_addr << 1) | 1);
i2c_wait_ack();
delay(10); // 等待转换结束
dat_h = i2c_read_byte(0);//读取高八位数据，响应一个应答信号
dat_l = i2c_read_byte(1);
i2c_stop();
dat = dat_h;
dat <<= 8;
dat |= dat_l;
return dat;
}
spi.c
#include "spi.h"
/* SPI4_NSS ----> PE11
* SPI4_SCK ----> PE12
* SPI4_MOSI ----> PE14
* SPI4_MISO ----> PE13
* */
/* 数码管的编码， 先发送低位，在发送高位
* A B C D E F G DP
* 1 1 1 1 1 1 0 0 0xFC 0
* 0 1 1 0 0 0 0 0 0x60 1
* 1 1 0 1 1 0 1 0 0xDA 2
* 1 1 1 1 0 0 1 0 0xF2 3
* 0 1 1 0 0 1 1 0 0x66 4
* 1 0 1 1 0 1 1 0 0xB6 5
* 1 0 1 1 1 1 1 0 0xBE 6
* 1 1 1 0 0 0 0 0 0xE0 7
* 1 1 1 1 1 1 1 0 0xFE 8
* 1 1 1 1 0 1 1 0 0xF6 9
* */
void delay_us1(unsigned int us)
{
int i,j;
for(i = 0; i < us;i++)
for (j = 0; j < 1;j++);
}
void SPI_init(void)
{
//使能GPIOE时钟
RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0x1 << 4);
// MOSI PE14 输出
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 28));
GPIOE->MODER |= (0x1 << 28);
//推挽
GPIOE->OTYPER &= (~(0x1 << 14));
//低速
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 28));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 28);
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 28));
// MISO PE13 输入
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 26));
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 26));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 26);
//无上拉下拉
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 26));
// SCK PE12 输出
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 24));
GPIOE->MODER |= (0x1 << 24);
GPIOE->OTYPER &= (~(0x1 << 12));
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 24));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 24);
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 24));
// NSS PE11 输出
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 22));
GPIOE->MODER |= (0x1 << 22);
GPIOE->OTYPER &= (~(0x1 << 11));
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 22));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 22);
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 22));
NSS_OUTPUT_L(); // 595芯片的锁存引脚拉低
SCK_OUTPUT_L(); // SPI的时钟线拉低
}
void SPI_write(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
if(dat & 0x01)
{
MOSI_OUTPUT_H(); // MOSI线写高
} else {
MOSI_OUTPUT_L(); // MOSI线写低
}
dat >>= 1;
// 时钟线从低电平到高电平的变化时，MOSI数据线上的数据
// 被写到595芯片的移位寄存器中 SCKc
SCK_OUTPUT_L(); // SCK拉低
delay_us1(10);
SCK_OUTPUT_H(); // SCK拉高
delay_us1(10);
}
//NSS_OUTPUT_L();
//NSS_OUTPUT_H();
}
main.c
#include "spi.h"
#include "si7006.h"
extern void printf(const char *fmt, ...);
void delay(int ms)
{
int i, j;
for (i = 0; i < ms; i++)
{
for (j = 0; j < 2000; j++)
;
}
}
int num[10] = {0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0x3E,0xE0,0xFE,0xF6};
int main()
{
unsigned short tem1; //用于保存 温度数据和湿度数据
//进行SI7e06的初始化
si7006_init();
SPI_init();
while (1)
{
//读取温度
tem1 = si7006_read_data(0x40, 0XE3);
//数据转换
tem1 = tem1 * 175.72 / 65536 - 46.85;
int tem = (int)tem1;
//数据输出
printf("tem:%d\n", tem);
for(int j=0;j<1000;j++)
{
if (tem > 9 && tem <= 99)
{
for (int i = 2; i < 4; i++)
{
SPI_write(0x80 >> i);
if (i == 2)
{
SPI_write(num[tem/10] );
}
if (i == 3)
{
SPI_write(num[tem%10]);
}
NSS_OUTPUT_L();
delay(1);
NSS_OUTPUT_H();
}
}
}
}
return 0;
}