STM32-使用HAL库实现软件模拟I2C

原创
2021/09/16 22:41
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一、SCL和SDA引脚说明

  I2C的两个引脚(SCL引脚和SDA引脚)需要既能输出又能输入,为了避免复杂的配置操作需要把该引脚配置为开漏输出模式,该模式的说明如下图所示:

   当单片机的SDA引脚配置为低电平时,SDA线被拉低;当单片机的SDA引脚配置为高电平时,引脚端口为高阻态,SDA线通过上拉电阻被VCC拉高。因此一定要注意在进行I2C通讯时确保SDA线和SCL线外接上拉电阻。

二、代码实现

    (一)编写软件模拟I2C的一些函数

        1. I2C软件延时

/**
 * @brief 模拟I2C延时
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
static void analog_i2c_delay(void)
{
    volatile uint8_t i;

    for (i = 0; i < 10; i++);
}

         2. I2C引脚初始化

/**
 * @brief 软件模拟I2C初始化
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
void bsp_analog_i2c_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    /*Configure GPIO pins : PB6 PB7 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    bsp_analog_i2c_stop();
}

        3. I2C开始

/**
 * @brief I2C 开始,SCL为高电平的时候SDA产生一个下降沿信号
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
void bsp_analog_i2c_start(void)
{
    /*    _____
     *SDA      \_____________
     *    __________
     *SCL           \________
     */
    i2c_sda_high();
    i2c_scl_high();
    analog_i2c_delay();
    i2c_sda_low();
    analog_i2c_delay();
    i2c_scl_low();
    analog_i2c_delay();
}

        4. I2C停止

/**
 * @brief I2C 停止,SCL为高电平的时候SDA产生一个上升沿信号
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
void bsp_analog_i2c_stop(void)
{
    /*               _______
     *SDA __________/
     *          ____________
     *SCL _____/
     */
    i2c_sda_low();
    i2c_scl_high();
    analog_i2c_delay();
    i2c_sda_high();
    analog_i2c_delay();
}

         5. I2C等待响应

 

 

/**
 * @brief I2C 等待响应
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
uint8_t bsp_analog_i2c_wait_ack(void)
{
    uint32_t timeout = 0;

    i2c_sda_high();
    analog_i2c_delay();
    i2c_scl_high();
    analog_i2c_delay();
    while(i2c_read_sda())
    {
        timeout++;
        if(timeout > 2000)
        {
            return 0;
        }
    }
    i2c_scl_low();
    analog_i2c_delay();
    return 1;
}

        6. I2C响应

 

 

/**
 * @brief I2C 响应
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
void bsp_analog_i2c_ack(void)
{
    /*           ____
     *SCL ______/    \______
     *    ____         _____
     *SDA     \_______/
     */
    i2c_sda_low();
    analog_i2c_delay();
    i2c_scl_high();
    analog_i2c_delay();
    i2c_scl_low();
    analog_i2c_delay();
    i2c_sda_high();
}

        7. I2C不响应

/**
 * @brief I2C 不响应
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
void bsp_analog_i2c_nack(void)
{
    /*           ____
     *SCL ______/    \______
     *    __________________
     *SDA
     */
    i2c_sda_high();
    analog_i2c_delay();
    i2c_scl_high();
    analog_i2c_delay();
    i2c_scl_low();
    analog_i2c_delay();
}

         8. I2C发送一个字节数据

 

/**
 * @brief I2C 发送一个字节数据
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
void bsp_analog_i2c_send_byte(uint8_t data)
{
    uint8_t i;

    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        if(data & 0x80)
        {
           i2c_sda_high();
        }
        else
        {
            i2c_sda_low();
        }

        analog_i2c_delay();
        i2c_scl_high();
        analog_i2c_delay();
        i2c_scl_low();
        if(i == 7)
        {
            i2c_sda_high();
        }
        data <<= 1;
        analog_i2c_delay();
    }
}

        9. I2C接收一个字节数据

/**
 * @brief I2C 读一个字节数据
 * @retval none
 * @author Mr.W
 * @date 2020-10-12
 */
uint8_t bsp_analog_i2c_read_byte(void)
{
    uint8_t i, data = 0;

    for(i = 0; i < 8; i++ )
    {
        data <<= 1;
        i2c_scl_high();
        analog_i2c_delay();
        if(i2c_read_sda())
        {
            data++;
        }
        i2c_scl_low();
        analog_i2c_delay();
    }

    return data;
}

 

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