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);




#endif

iic.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;

 }



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