• STM32实战总结：HAL之I2C

    I2C基础知识参考：

    嵌入式常见接口协议总结_路溪非溪的博客-CSDN博客

    电路图

    扩展的I2C接口，可以连接支持I2C的设备。常见于传感器等。

    参考手册

    目前大部分MCU都带有IIC总线接口，STM32F1也不例外。但是这里我们不使用STM32F1的硬件IIC，而是通过软件模拟。原因是ST为了规避飞利浦IIC专利问题，将STM32的硬件IIC设计的比较复杂，且稳定性不怎么好。
    用软件模拟IIC，最大的好处就是方便移植， 同一个代码兼容所有MCU，任何一个单片机只要有IO口，就可以很快的移植过去，而且不需要特定的IO口。而硬件IIC，则换一款 MCU，基本上就得重新搞一次，移植是比较麻烦的，这是我们推荐使用软件模拟IIC的另外一个原因。

    自行阅读参考手册，大概了解下STM32的IIC。

    此处通过SHT30的使用来学习IIC协议。

    电路图如下：

    注意，这里的引脚连接没有连到硬件IIC上。

    所以，就算想用硬件IIC也用不起来。

    STN30

    STN30是一款温湿度传感器芯片，关键性能如下：

    Wide supply voltage range, from 2.4 to 5.5 V

    I2C Interface with communication speeds up to 1MHz and two user selectable addresses Typical accuracy of 2%RH and 0.3°C

    The sensor shows best performance when operated within recommended normal temperature and humidity range of 5 – 60 °C and 20 – 80 %RH

    饮片引脚如下：

     

    设备地址：

    上面的原理图中，ADDR接了地，所以这里的地址是0x44.

    为了提高准确度，该芯片采用多次测量取均值的策略。所以，当重复度越高的时候，所用的时间会越长。

    更多自行阅读手册。

    GPIO配置

    因为是用软件I2C，所以只用配置对应的两个GPIO口，即PG11和PG12。

    要注意的一点是：

    我们在配置时，需要将端口配置成输出或者输入，但是，在I2C工作过程中，既需要输出，又需要输入，通过半双工来完成整个过程。

    那怎么办呢？怎么能让一个IO口既是输出也是输入呢？

    当引脚配置成输出，并且是开漏模式时，引脚对输入的数据也能进行读取。

    不过，读取时需要先输出一个高电平，关闭内部的NMOS管，才能作为输入使用。

    这就是STM32的准双向口。

    关键代码

    I2C.c

    1. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    2. #include "MyApplication.h"
    3.  
    4. /* Private define-------------------------------------------------------------*/
    5. //置位与清零SCL管脚
    6. #define	SET_SCL	HAL_GPIO_WritePin(SHT30_SCL_GPIO_Port,SHT30_SCL_Pin,GPIO_PIN_SET) 
    7. #define	CLR_SCL	HAL_GPIO_WritePin(SHT30_SCL_GPIO_Port,SHT30_SCL_Pin,GPIO_PIN_RESET)
    8. //置位与清零SDA管脚
    9. #define	SET_SDA	HAL_GPIO_WritePin(SHT30_SDA_GPIO_Port,SHT30_SDA_Pin,GPIO_PIN_SET)
    10. #define	CLR_SDA	HAL_GPIO_WritePin(SHT30_SDA_GPIO_Port,SHT30_SDA_Pin,GPIO_PIN_RESET)
    11. //读SDA管脚状态
    12. #define READ_SDA	HAL_GPIO_ReadPin(SHT30_SDA_GPIO_Port,SHT30_SDA_Pin)
    13.  
    14. /* Private variables----------------------------------------------------------*/
    15. void Init(void);  //I2C初始化
    16. void Start(void); //I2C起始信号
    17. void Stop(void);  //I2C停止信号
    18. ACK_Value_t Write_Byte(uint8_t);      //I2C写字节
    19. uint8_t     Read_Byte (ACK_Value_t);  //I2C读字节
    20.  
    21. /* Public variables-----------------------------------------------------------*/
    22. I2C_Soft_t I2C_Soft = 
    23. {
    24. 	Init,
    25. 	Start,
    26. 	Stop,
    27. 	Write_Byte,
    28. 	Read_Byte
    29. };
    30.  
    31. /* Private function prototypes------------------------------------------------*/      
    32. static void I2C_Delay_us(uint8_t);
    33.  
    34. /*
    35. 	* @name   Init
    36. 	* @brief  I2C初始化
    37. 	* @param  None
    38. 	* @retval None      
    39. */
    40. static void Init(void)
    41. {
    42. 	SET_SCL;
    43. 	SET_SDA;
    44. }
    45.  
    46. /*
    47. 	* @name   Start
    48. 	* @brief  I2C起始信号
    49. 	* @param  None
    50. 	* @retval None      
    51. */
    52. static void Start(void)
    53. {
    54. 	//SCL为高电平，SDA的下降沿为I2C起始信号
    55. 	SET_SDA;
    56. 	SET_SCL;
    57. 	I2C_Delay_us(1);
    58. 	
    59. 	CLR_SDA;
    60. 	I2C_Delay_us(10);
    61. 	
    62. 	CLR_SCL;
    63. 	I2C_Delay_us(1);
    64. }
    65.  
    66. /*
    67. 	* @name   Stop
    68. 	* @brief  I2C停止信号
    69. 	* @param  None
    70. 	* @retval None      
    71. */
    72. static void Stop(void)
    73. {
    74. 	//SCL为高电平，SDA的上升沿为I2C停止信号
    75. 	CLR_SDA;
    76. 	SET_SCL;
    77. 	I2C_Delay_us(1);
    78. 		
    79. 	I2C_Delay_us(10);
    80. 	SET_SDA;
    81. }
    82.  
    83. /*
    84. 	* @name   Write_Byte
    85. 	* @brief  I2C写字节
    86. 	* @param  WR_Byte -> 待写入数据
    87. 	* @retval ACK_Value_t -> 从机应答值      
    88. */
    89. static ACK_Value_t Write_Byte(uint8_t WR_Byte)
    90. {
    91. 	uint8_t i;
    92. 	ACK_Value_t  ACK_Rspond;
    93. 	
    94. 	//SCL为低电平时，SDA准备数据,接着SCL为高电平，读取SDA数据
    95. 	//数据按8位传输，高位在前，利用for循环逐个接收
    96. 	for(i=0;i<8;i++)
    97. 	{
    98. 		//SCL清零，主机SDA准备数据
    99. 		CLR_SCL;
    100. 		I2C_Delay_us(1);
    101. 		if((WR_Byte&BIT7) == BIT7)
    102. 		{
    103. 			SET_SDA;
    104. 		}
    105. 		else
    106. 		{
    107. 			CLR_SDA;
    108. 		}
    109. 		I2C_Delay_us(1);
    110. 		//SCL置高，传输数据
    111. 		SET_SCL;
    112. 		I2C_Delay_us(10);
    113. 		
    114. 		//准备发送下一比特位
    115. 		WR_Byte <<= 1;
    116. 	}
    117. 	
    118. 	CLR_SCL;	
    119. 	//释放SDA，等待从机应答
    120. 	SET_SDA;
    121. 	I2C_Delay_us(1);
    122. 	
    123. 	SET_SCL;
    124. 	I2C_Delay_us(10);
    125. 	
    126. 	ACK_Rspond = (ACK_Value_t)READ_SDA;
    127. 	
    128. 	CLR_SCL;
    129. 	I2C_Delay_us(1);
    130. 	
    131. 	//返回从机的应答信号
    132. 	return ACK_Rspond;
    133. }
    134.  
    135. /*
    136. 	* @name   Write_Byte
    137. 	* @brief  I2C写字节
    138. 	* @param  ACK_Value -> 主机回应值
    139. 	* @retval 从机返回值      
    140. */
    141. static uint8_t Read_Byte(ACK_Value_t ACK_Value)
    142. {
    143. 	uint8_t RD_Byte = 0,i;
    144. 		
    145. 	接收数据
    146. 	//SCL为低电平时，SDA准备数据,接着SCL为高电平，读取SDA数据
    147. 	//数据按8位传输，高位在前，利用for循环逐个接收
    148. 	for(i=0;i<8;i++)
    149. 	{
    150. 		//准备接收下一比特位
    151. 		RD_Byte <<= 1;
    152. 		
    153. 		//SCL清零，从机SDA准备数据
    154. 		CLR_SCL;
    155. 		I2C_Delay_us(10);
    156. 		
    157. 		//SCL置高，获取数据
    158. 		SET_SCL;
    159. 		I2C_Delay_us(10);	
    160.  
    161. 		RD_Byte |= READ_SDA;		
    162. 	}
    163. 	
    164. 	
    165. 	//SCL清零，主机准备应答信号
    166. 	CLR_SCL;
    167. 	I2C_Delay_us(1);
    168. 	
    169. 	//主机发送应答信号	
    170. 	if(ACK_Value == ACK)
    171. 	{
    172. 		CLR_SDA;
    173. 	}
    174. 	else
    175. 	{
    176. 		SET_SDA;	
    177.   }	
    178. 	I2C_Delay_us(1);
    179. 	
    180. 	
    181. 	SET_SCL; 	
    182. 	I2C_Delay_us(10);
    183. 	
    184. 	//Note:
    185.   //释放SDA数据线
    186. 	//SCL先清零，再释放SDA，防止连续传输数据时，从机错将SDA释放信号当成NACk信号
    187. 	CLR_SCL;
    188.   SET_SDA; 	
    189. 	I2C_Delay_us(1);
    190.  
    191. 	//返回数据
    192. 	return RD_Byte;
    193. }
    194.  
    195. /*
    196. 	* @name   I2C_Delay
    197. 	* @brief  I2C延时
    198. 	* @param  None
    199. 	* @retval None      
    200. */
    201. static void I2C_Delay_us(uint8_t us)
    202. {
    203. 	uint8_t i = 0;
    204. 	
    205. 	//通过示波器测量进行校准
    206. 	while(us--)
    207. 	{
    208. 		for(i=0;i<7;i++);
    209. 	}
    210. }
    211. /********************************************************
    212.   End Of File
    213. ********************************************************/

    SHT30.c

    1. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    2. #include "MyApplication.h"
    3.  
    4. /* Private define-------------------------------------------------------------*/
    5.  
    6. /* Private variables----------------------------------------------------------*/
    7. void Measure_Period_Mode(void);  //周期测量模式
    8.  
    9. /* Public variables-----------------------------------------------------------*/
    10. SHT30_t SHT30 = 
    11. {
    12. 	0.0,
    13. 	0,
    14. 	Measure_Period_Mode
    15. };
    16.  
    17. /* Private function prototypes------------------------------------------------*/      
    18. static uint8_t CRC_8(uint8_t *,uint8_t);
    19.  
    20.  
    21. /*
    22. 	* @name   Measure_Period_Mode
    23. 	* @brief  周期测量模式
    24. 	* @param  None
    25. 	* @retval None      
    26. */
    27. static void Measure_Period_Mode(void)
    28. {
    29.   uint8_t   temp_array[6] = {0};
    30. 	uint16_t  temp_uint     = 0;
    31. 	float     temp_float    = 0;
    32.  
    33. 	//启动周期性测量
    34. 	I2C_Soft.Start();
    35. 	I2C_Soft.Write_Byte(SHT30_ADDR & Write_CMD);
    36. 	I2C_Soft.Write_Byte(0x27); //High repeat , mps = 10
    37. 	I2C_Soft.Write_Byte(0x37);
    38. 	
    39. 	Timer6.SHT30_Measure_Timeout = 0;
    40. 	//发送接收数据命令
    41. 	do
    42. 	{		
    43. 		if(Timer6.SHT30_Measure_Timeout >= TIMER6_2S) //2s内没获取到数据，退出等待
    44. 			break;
    45. 		
    46. 		I2C_Soft.Start();
    47. 		I2C_Soft.Write_Byte(SHT30_ADDR & Write_CMD);
    48. 		I2C_Soft.Write_Byte(0xE0);
    49. 		I2C_Soft.Write_Byte(0x00);
    50. 		
    51. 		I2C_Soft.Start();
    52. 	}
    53. 	while(I2C_Soft.Write_Byte(SHT30_ADDR | Read_CMD) ==NACK);
    54. 		
    55. 	//开始接收测量数据，并计算
    56. 	if(Timer6.SHT30_Measure_Timeout < TIMER6_2S)
    57. 	{
    58. 		temp_array[0] = I2C_Soft.Read_Byte(ACK);
    59. 		temp_array[1] = I2C_Soft.Read_Byte(ACK);
    60. 		temp_array[2] = I2C_Soft.Read_Byte(ACK);
    61. 		temp_array[3] = I2C_Soft.Read_Byte(ACK);
    62. 		temp_array[4] = I2C_Soft.Read_Byte(ACK);
    63. 		temp_array[5] = I2C_Soft.Read_Byte(NACK);
    64. 		I2C_Soft.Stop();
    65. 		
    66. 		//计算温度,精度0.1
    67. 		if(CRC_8(temp_array,2) == temp_array[2]) //CRC-8 校验
    68. 		{
    69. 			temp_uint         = temp_array[0]*256+temp_array[1];
    70. 			temp_float        = ((float)temp_uint)*0.267032-4500;
    71. 			SHT30.fTemperature = temp_float*0.01;
    72. 	  }
    73. 		
    74. 		//计算湿度，精度1%RH
    75. 		if(CRC_8(&temp_array[3],2) == temp_array[5]) //CRC-8 校验
    76. 		{
    77. 			temp_uint      = temp_array[3]*256+temp_array[4];
    78. 			temp_float     = ((float)temp_uint)*0.152590;
    79. 			temp_float     = temp_float*0.01;
    80. 			SHT30.ucHumidity = (unsigned char)temp_float;  
    81. 	  }
    82. 	}
    83. }
    84.  
    85. /*
    86. 	* @name   CRC_8
    87. 	* @brief  CRC-8校验
    88. 	* @param  Crc_ptr -> 校验数据首地址
    89. 						LEN     -> 校验数据长度
    90. 	* @retval CRC_Value -> 校验值      
    91. */
    92. static uint8_t CRC_8(uint8_t *Crc_ptr,uint8_t LEN)
    93. {
    94. 	uint8_t CRC_Value = 0xFF;
    95. 	uint8_t i = 0,j = 0;
    96.  
    97. 	for(i=0;i<LEN;i++)
    98. 	{
    99. 		CRC_Value ^= *(Crc_ptr+i);
    100. 		for(j=0;j<8;j++)
    101. 		{
    102. 			if(CRC_Value & 0x80)
    103. 				CRC_Value = (CRC_Value << 1) ^ 0x31;
    104. 			else
    105. 				CRC_Value = (CRC_Value << 1);
    106. 		}
    107. 	}
    108. 	return CRC_Value;
    109. }
    110.  
    111. /********************************************************
    112.   End Of File
    113. ********************************************************/

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