iic实现采集温湿度传感器值

该代码实现了一个基于STM32MP1xx微控制器的模拟I2C通信协议,用于与GPIOF上的I2C1_SCL和I2C1_SDA引脚交互。I2C函数包括开始和停止信号、写入和读取字节等。此外,还定义了与湿度和温度传感器SI7006的初始化和数据读取函数。

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iic.h

#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_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);
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 

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     \
	 *          --------
	 * */	
      
	//设置SDA为输出模式
	SET_SDA_OUT;
	//SCL拉高
	I2C_SCL_H;
	//延迟函数
	delay_us();
	//SDA拉高
	I2C_SDA_H;
	//延迟函数
	delay_us();
	//SDA拉低
	I2C_SDA_L;
	//SCL拉低
	I2C_SCL_L;
}

/*
 * 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;//设置SDA为输出模式
     I2C_SCL_L;//将SCL拉低
	 delay_us();//延迟函数
	 I2C_SDA_L;//将SDA拉低
	 delay_us();//延迟函数
	 I2C_SCL_H;//将SCL拉高
	 delay_us();//延迟函数
	 I2C_SDA_H;//将SDA拉高
     delay_us();//延迟函数

}

/*
 * 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 
	 * */
	unsigned int i=0;
      SET_SDA_OUT;//设置输出模式
	  for(i=0;i<8;i++)
	  {
		  I2C_SCL_L;
		  delay_us();
		  if(dat & 0x80)
		  {
			  I2C_SDA_H;
		  }
		  else
		  {
			  I2C_SDA_L;
		  }
		  delay_us();
		  I2C_SCL_H;
		  delay_us();
		  delay_us();
		  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=0;
	unsigned char dat;
     SET_SDA_IN;//设置SDA为输入模式
    for(i=0;i<8;i++)
	{
		I2C_SCL_L;//等待从机向数据线上写入数据
		delay_us();
		delay_us();
		I2C_SCL_H;//将SCL拉高
		delay_us();
		dat <<= 1;
		if(I2C_SDA_READ)//向数据线上读取数据
		{
			dat |= 1;//向数据线上写高电平
		}
		else
		{
			dat |= 0;//向数据线上写低电平
		}
		delay_us();
	}
	if(!ack)//判断应答信号
	{
		i2c_ack();//主机给从机发送应答信号
	}
	else
	{
		i2c_nack();//主机给从机发送非应答信号
	}
	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
	 * */
	I2C_SCL_L;//将scl拉低
	delay_us();
	I2C_SDA_H;//主机释放总线
	delay_us();
	SET_SDA_IN;//变换总线方向
	delay_us();
	I2C_SCL_H;//将scl拉高
	delay_us();
	if(I2C_SDA_READ)//主机读取数据线的数据
	{
		return 1;//发送器从总线读取到非应答信号
	}
	I2C_SCL_L;//总线处于占线状态
    return 0;//发送器从总线读取到应答信号




} 
/*
 * 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 
	 *    --- -------------
	 * */
	SET_SDA_OUT;//设置输出模式

    I2C_SCL_L;//将时钟线拉低
	delay_us();
    I2C_SDA_L;//将数据线拉低
	delay_us();
	I2C_SCL_H;//将时钟线拉高
	delay_us();
	delay_us();
	I2C_SCL_L;//将时钟线拉低





}
/*
 * 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 
	 *    --- 
	 * */
	SET_SDA_OUT;

    I2C_SCL_L;
	delay_us();
    I2C_SDA_H;
	delay_us();
	I2C_SCL_H;
	delay_us();
	delay_us();
	I2C_SCL_L;

}

si7006.c

#include "iic.h"
#include "si7006.h"
extern void delay_ms(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_ms(10);
	dat_h= i2c_read_byte(0);
	dat_l=i2c_read_byte(1);
	i2c_stop();
	dat = dat_h;
	dat <<= 8;
    dat |= dat_l;
	return dat;

}

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__

main.c



#include "si7006.h"

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

void delay_ms(int ms)

{

	int i,j;

	for(i = 0; i < ms;i++)

		for (j = 0; j < 1800; j++);

}



int main()

{

    short temp;

	unsigned short hum;

	si7006_init();

	while(1)

	{

		hum = si7006_read_data(SI7006_SLAVE,0xE5);

		temp =si7006_read_data(SI7006_SLAVE,0xE0);

		printf("hum = %d\n",125*hum/65536-6);

		printf("temp = %d\n",176*temp/65536-47);

	}

	return 0;

}

### IIC温湿度传感器模块概述 IIC(Inter-Integrated Circuit)是一种广泛应用于嵌入式系统的通信协议,许多温湿度传感器都采用这种接口进行数据传输。以下是关于IIC温湿度传感器模块的一些基本信息及其使用方法。 #### 1. 常见的IIC温湿度传感器 常见的基于IIC总线的温湿度传感器包括但不限于 AHT10[^2] 和 SHT30[^3]。这些传感器通常具有高精度、低功耗的特点,并通过两根线(SDA 和 SCL)完成与主控设备的数据交互。 #### 2. 数据手册中的关键参数 在使用任何一种温湿度传感器前,需仔细阅读其数据手册以了解具体的工作条件和技术规格。例如,在 AHT10 的数据手册中提供了温度和湿度的转换公式,这对于正确解析原始测量数据至关重要。 #### 3. 初始化过程 对于大多数 IIC 温湿度传感器而言,初始化是一个重要的环节。以下是一般化的初始化流程: ```c #include <Wire.h> void setup() { Wire.begin(); // 开启 I2C 总线 initSensor(); } // 初始化函数示例 (针对特定型号可能有所不同) void initSensor() { uint8_t buffer[3]; buffer[0] = 0xE1; // 启动命令高位 buffer[1] = 0x08; // 中间位 buffer[2] = 0x00; // 结束标志 Wire.beginTransmission(DEVICE_ADDRESS); // 替换为实际地址 Wire.write(buffer, 3); Wire.endTransmission(); } ``` 上述代码片段展示了如何向指定设备发送启动指令。注意 `DEVICE_ADDRESS` 应替换为目标传感器的实际硬件地址。 #### 4. 数据读取与时序控制 为了成功从传感器获取数据,必须严格遵循 IIC 协议定义的时间序列[^4]。这包括生成起始信号、写入寄存器指针、接收响应以及最终发出停止信号等一系列操作。 #### 5. 转换并校准采集到的数据 一旦接收到原始 ADC 数之后,则按照制造商给出的方法将其映射成物理量单位。比如 AHT10 提供了一套标准算法用于将二进制编码转化为摄氏度数及相对百分比形式表示空气潮湿程度。 --- ### 示例应用:Arduino 平台下的基本测试程序 下面给出了一个简单的 Arduino 测试项目框架,适用于多种兼容型号的 IIC 接口温湿感应单元。 ```cpp #define SENSOR_ADDR 0x38 // 默认情况下可能是这个,请查阅对应资料确认! float readTemperature(void){ ... } float readHumidity(void){ ... } void loop(){ Serial.print("Temp="); Serial.println(readTemperature()); delay(1000); Serial.print("Humi="); Serial.println(readHumidity()); delay(1000); } ``` 以上仅作示范用途;具体的实现细节取决于所选用的具体品牌产品特性说明文档里的指导方针执行调整优化版本编写工作。 ---
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