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xturan/I2C-Tutorial

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I2C总线教学(基于控制温度传感器LM75A)

·整体概括

I2C概括图 I2C整体分为两个部分,第一个部分是主设备(Master),也就是我们的单片机,第二个部分是从设备(Slave),主从设备之前连有3根先:SDA,SCL,GND(主从设备都共地)。从构成来看,I2C就是主、设备之间的通信。同一条I2C总线允许挂载127个设备。

·I2C使用特点

  1. I2C接口只用两条线:SDA,SCL
  2. 单片机在读取I2C总线的视乎,与I2C复用的I/O端口要设置为“复用开路模式”
void I2C_GPIO_Init(void){ //I2C接口初始化
   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 	
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);       
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE); //启动I2C功能 
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = I2C_SCL | I2C_SDA; //选择端口号                      
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //选择IO接口工作方式       
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度(2/10/50MHz)    
   GPIO_Init(I2CPORT, &GPIO_InitStructure);
}
  1. 重点:因为I2C主设备要和从设备之间进行通信,为了能够区分主、从设备,在使用I2C时都给它们分配了器件地址。但两者地址设置方法却略有不同,主设备地址是用户自己设定的(如本例中为0XC0),从设备地址是固定的(地址可以在自己要用的设备的数据手册中找到)。
#define HostAddress	0xc0	//总线主机的器件地址

#define LM75A_ADD	0x9E	//器件地址

I2C程序分析

一个设备的开发分为5各部分: 硬件 --->I2C功能固件库(官方给定)--->I2C总线驱动程序(在使用官方固件库的基础上进行编写)--->I2C器件驱动驱动程序(这个是基于I2C总线驱动程序中的函数结合设备所需要的程序进行编写) --->用户应用程序(main.c)

此处,我们来重点讲讲I2C总线驱动程序。不论使用哪款需要使用I2C进行通信的器件,编写器件驱动程序也都只需要这5个函数。 I2C总线驱动程序共包含五个部分:

  1. I2C_Configuration(配置I2C所需要用的串口和I2C的基本配置)
  2. I2C_SAND_BYTE(发送一个字节数据)
  3. I2C_SAND_BUFFER(发送一个数据串)
  4. I2C_READ_BYTE(接收一个字节数据)
  5. I2C_READ_BUFFER(接收数据串) 它们主要使用了I2C固件库中的I2C , I2C_SendData , I2C_ReceiveData这三个函数
void I2C_GPIO_Init(void){ //I2C接口初始化
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 	
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);       
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE); //启动I2C功能 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = I2C_SCL | I2C_SDA; //选择端口号                      
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //选择IO接口工作方式       
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度(2/10/50MHz)    
	GPIO_Init(I2CPORT, &GPIO_InitStructure);
}

void I2C_Configuration(void){ //I2C初始化
	I2C_InitTypeDef  I2C_InitStructure;
	I2C_GPIO_Init(); //先设置GPIO接口的状态
	I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//设置为I2C模式
	I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
	I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = HostAddress; //主机地址(从机不得用此地址)
	I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;//允许应答
	I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; //7位地址模式
	I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = BusSpeed; //总线速度设置 	
	I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStructure);
	I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);//开启I2C					
}

void I2C_SAND_BUFFER(u8 SlaveAddr,u8 WriteAddr,u8* pBuffer,u16 NumByteToWrite){ //I2C发送数据串(器件地址,寄存器,内部地址,数量)
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);//产生起始位
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //清除EV5
	I2C_Send7bitAddress(I2C1,SlaveAddr,I2C_Direction_Transmitter);//发送器件地址
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));//清除EV6
	I2C_SendData(I2C1,WriteAddr); //内部功能地址
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//移位寄存器非空,数据寄存器已空,产生EV8,发送数据到DR既清除该事件
	while(NumByteToWrite--){ //循环发送数据	
		I2C_SendData(I2C1,*pBuffer); //发送数据
		pBuffer++; //数据指针移位
		while (!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//清除EV8
	}
	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);//产生停止信号
}
void I2C_SAND_BYTE(u8 SlaveAddr,u8 writeAddr,u8 pBuffer){ //I2C发送一个字节(从地址,内部地址,内容)
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE); //发送开始信号
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //等待完成	
	I2C_Send7bitAddress(I2C1,SlaveAddr, I2C_Direction_Transmitter); //发送从器件地址及状态(写入)
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); //等待完成	
	I2C_SendData(I2C1,writeAddr); //发送从器件内部寄存器地址
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); //等待完成	
	I2C_SendData(I2C1,pBuffer); //发送要写入的内容
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); //等待完成	
	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE); //发送结束信号
}
void I2C_READ_BUFFER(u8 SlaveAddr,u8 readAddr,u8* pBuffer,u16 NumByteToRead){ //I2C读取数据串(器件地址,寄存器,内部地址,数量)
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY));
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);//开启信号
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));	//清除 EV5
	I2C_Send7bitAddress(I2C1,SlaveAddr, I2C_Direction_Transmitter); //写入器件地址
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));//清除 EV6
	I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);
	I2C_SendData(I2C1,readAddr); //发送读的地址
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); //清除 EV8
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE); //开启信号
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //清除 EV5
	I2C_Send7bitAddress(I2C1,SlaveAddr,I2C_Direction_Receiver); //将器件地址传出,主机为读
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)); //清除EV6
	while(NumByteToRead){
		if(NumByteToRead == 1){ //只剩下最后一个数据时进入 if 语句
			I2C_AcknowledgeConfig(I2C1,DISABLE); //最后有一个数据时关闭应答位
			I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);	//最后一个数据时使能停止位
		}
		if(I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)){ //读取数据
			*pBuffer = I2C_ReceiveData(I2C1);//调用库函数将数据取出到 pBuffer
			pBuffer++; //指针移位
			NumByteToRead--; //字节数减 1 
		}
	}
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1,ENABLE);
}
u8 I2C_READ_BYTE(u8 SlaveAddr,u8 readAddr){ //I2C读取一个字节
	u8 a;
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY));
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
	I2C_Send7bitAddress(I2C1,SlaveAddr, I2C_Direction_Transmitter); 
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
	I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);
	I2C_SendData(I2C1,readAddr);
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
	I2C_Send7bitAddress(I2C1,SlaveAddr, I2C_Direction_Receiver);
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1,DISABLE); //最后有一个数据时关闭应答位
	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);	//最后一个数据时使能停止位
	a = I2C_ReceiveData(I2C1);
	return a;
}

接下来,我们来看看LM75A是怎么使用I2C进行通信的。

#include "lm75a.h"



//读出LM75A的温度值(-55~125摄氏度)
//温度正负号(0正1负),温度整数,温度小数(点后2位)依次放入*Tempbuffer(十进制)
void LM75A_GetTemp(u8 *Tempbuffer){   
    u8 buf[2]; //温度值储存   
    u8 t=0,a=0;   
    I2C_READ_BUFFER(LM75A_ADD,0x00,buf,2); //读出温度值(器件地址,子地址,数据储存器,字节数)
	t = buf[0]; //处理温度整数部分,0~125度
	*Tempbuffer = 0; //温度值为正值
	if(t & 0x80){ //判断温度是否是负(MSB表示温度符号)
		*Tempbuffer = 1; //温度值为负值
		t = ~t; t++; //计算补码(原码取反后加1)
	}
	if(t & 0x01){ a=a+1; } //从高到低按位加入温度积加值(0~125)
	if(t & 0x02){ a=a+2; }
	if(t & 0x04){ a=a+4; }
	if(t & 0x08){ a=a+8; }
	if(t & 0x10){ a=a+16; }
	if(t & 0x20){ a=a+32; }
	if(t & 0x40){ a=a+64; }
	Tempbuffer++;
	*Tempbuffer = a;
	a = 0;
	t = buf[1]; //处理小数部分,取0.125精度的前2位(12、25、37、50、62、75、87)
	if(t & 0x20){ a=a+12; }
	if(t & 0x40){ a=a+25; }
	if(t & 0x80){ a=a+50; }
	Tempbuffer++;
	*Tempbuffer = a;   
}

//LM75进入掉电模式,再次调用LM75A_GetTemp();即可正常工作
//建议只在需要低功耗情况下使用
void LM75A_POWERDOWN(void){// 
    I2C_SAND_BYTE(LM75A_ADD,0x01,1); //
}

About

使用温度传感器LM75A进行讲解I2C

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