1.概念
IIC总线是PHLIPS公司在八十年代初推出的一种串行的半双工同步总线，主要用于连接整体电路。
同一块板子两个芯片之间的通信是通过IIC总线进行的（stm32mp157a <-----IIC----->SI7006
IIC总线为两线制，只有双跟双向信号线，一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。
IIC硬件结构简单，接口连接方便，成本较低，因此在各个领域得到了广泛的应用。
IIC总线传输速率 ，低速：100k，中速：400k，全速：3.4M。
IIC总线需要接两个上拉电阻，这两个上拉电阻作用在IIC总线为空闲状态时保持高电平。
2.IIC总线硬件连接
IIC总线支持多主机多从机模式，同一时刻，只能有一个主机和一个从机进行通信。
在实际开发中，大多数使用单片机多从机模式进行通信。
挂接到每一个IIC总线上所有的设备，每一个从机都有自己唯一的七位从机地址。
在总线上，发送数据的叫做发送器，接收数据的叫做接收器
主动发起数据通信的叫做主机，只能被动接收数据的叫做从机。
时钟信号是由主机产生的，作用给从机，，保证总线上传输数据同步。
3.IIC硬件电路图
4.IIC时序
a.起始信号
备注：起始信号和终止信号都是由主机产生的，起始信号产生之后，总线处于占用状态， 终止信号产生之后，总线处于空闲状态 起始信号：在SCL为高电平期间，SDA(数据线)从高电平到低电平的变化（下降沿）
b.停止信号
停止信号：在SCL为高电平期间，SDA(数据线)从低电平到高电平的变化（上升沿）
c.数据传输
1>IIC总线传输时，时钟信号在高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定(接收器可以从总线上读取数据)， 2>时钟信号在低电平期间，数据线上的数据允许发生变化(发送器可以向数据线上写数据)
d.应答信号和非应答信号
1.每一个字节必须保证是8位的长度，数据传送时，先发送高位，在发送低位，一帧数据=8位数据位+1位应答位=9位 2.发送器在发送完8位的数据位之后，接收器必须在第9个时钟周期，返回一个应答信号(0)，或者非应答信号(1) 在第9个时钟低电平期间，接收器向数据线上写入数据 在第9个时钟高电平期间，发送器从数据线上读取数据 如果读到的是高电平，代表是非应答信号 如果读到的是低电平，代表是应答信号
e.寻址
1.IIC总线上传输数据是广义的，既可以是地址信号，也可以是数据信号 2.主机在起始信号产生之后，必须要传送一个7位的从机地址，第8位是数据传输的方向位 3.用0表示主机发送数据(写)，用1表示主机接收数据(读)
5.框图
6.IIC协议
a.主机给从机发送一个字节
b.主句给从机发送多个连续字节
c.从机给主机发送一个字节
d.从机给主机发送多个连续字节
7.GPIO模拟IIC协议
8. 分析si7006
通过框图可知，分析si7006芯片手册需要做以下几个步骤： 1.si7006从机地址 2.找到采集温度湿度命令码 3.初始化si7006芯片，初始化的值，写到哪一个寄存器中 4.读取温湿度芯片IIC协议 5.采集温湿度数字量转换为模拟量公式
a.从机地址
从机地址 + 写 ： 0x40 << 1 | 0， 从机地址 + 读 ： 0x40 << 1 | 1
b.温度湿度命令码
c.温度湿度转换公式
d.si7006寄存器初始化
代码
IIC.c文件
#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 \
* --------
* */
//1.设置数据线为输出模式
SET_SDA_OUT;
//2.时钟线拉高
I2C_SCL_H;
//3.数据线拉高
I2C_SDA_H;
//4.延时函数
delay_us();
//5.数据线拉低
I2C_SDA_L;
delay_us();
I2C_SCL_L; //保持总线处于占用状态
}
/*
* 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; //确保SDA为输出模式
I2C_SCL_L;
delay_us();
I2C_SDA_L; //数据线拉低
delay_us();
I2C_SCL_H;
delay_us();
I2C_SDA_H;
delay_us();
}
/*
* 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;
SET_SDA_OUT; //设置数据线为输出模式
for(i=0;i<8;i++)
{
I2C_SCL_L; //时钟线拉低，可以向数据线上写数据
delay_us();
if(dat & 0x80) //写高位
{
I2C_SDA_H; //向数据线上写高电平
}
else
{
I2C_SDA_L; //向数据线上写低电平
}
delay_us();
I2C_SCL_H; //时钟线拉高
delay_us();
delay_us();
dat <<= 1; //移位
}
}
/*
* 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; //返回读到的数据
SET_SDA_IN; //确保总线输入模式
for(i=0;i<8;i++)
{
I2C_SCL_L; //时钟线拉低
delay_us();
delay_us();//保证数据写完整
I2C_SCL_H; //时钟线拉高
delay_us();
dat <<= 1;
if(I2C_SDA_READ) //读取数据
{
dat |= 1;
}
else
{
dat |= 0;
}
delay_us();
}
if(!ack)
i2c_ack();
else
i2c_nack();
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;
I2C_SDA_H; //释放总线
delay_us();
SET_SDA_IN; //变换总线方向
I2C_SCL_H;
delay_us();
if(I2C_SDA_READ)
return 1; //非应答信号
I2C_SCL_L;
return 0; //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; //确保总线输出模式
I2C_SCL_L; //时钟线拉低
delay_us();
I2C_SDA_L; //数据线拉低 应答信号
delay_us();
I2C_SCL_H; //时钟线拉高 读取数据
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_L; //时钟线拉低，总线处于占用状态
}
/*
* 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; //确保总线输出模式
I2C_SCL_L; //时钟线拉低
delay_us();
I2C_SDA_H; //数据线拉高 非应答信号
delay_us();
I2C_SCL_H; //时钟线拉高 读取数据
delay_us();
delay_us();
I2C_SCL_L; //时钟线拉低，总线处于占用状态
}main.c文件
#include "iic.h"
#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()
{
unsigned short hum;
unsigned short temp;
si7006_init();
while(1)
{
hum = si7006_read_data(SI7006_SLAVE,0xE5);
temp = si7006_read_data(SI7006_SLAVE,0xE3);
printf("hum = %d\n",125*hum/65536-6);
printf("temp = %d\n",175*temp/65536-46);
}
return 0;
}