技术标签: Linux学习
【实验目的】
掌握I2C协议的内容,了解I2C接口的特点。
了解陀螺仪MMA8451的用途及数据采集过程。
熟悉s5p6818处理器的I2C配置,完成通过I2C读取MMA8451三轴加速度传感器芯片和加速度的改变实现计步功能数据的实验。
实验平台:
FS_6818开发平台,Ubuntu,secureCRT。
【实验原理】
I2C (Inter-Integrated Circuit)协议是由Phiilps公司开发的,由于它具引脚少,硬件实现简单,可扩展性强,不需要如USART、CAN的外部收发设备,现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。
I2C总线协议:
I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号,它们分别是:开始信号、结束信号和应答信号。
开始信号:SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,开始传送数据。
结束信号:SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,结束传送数据。
应答信号:接收数据的IC在接收到8bit数据后,向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲,表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后,等待受控单元发出一个应答信号,CPU接收到应答信号后,根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号,由判断为受控单元出现故障。
这些信号中,起始信号是必需的,结束信号和应答信号,都可以不要。
I2C接口特性
STM32的中等容量和大容量型号的芯片均有多达2个的I2C总线接口。
能够工作于多主模式或从模式,分别为主接收器,主发送器,从接收器及从发。
支持标准模式100Kbit/s和快速模式400Kbit/s,不支持高速模式。
支持7位或10位寻址。
内置了硬件CRC发生器/校验器。
I2C的接收和发送都可以使用DMA操作。
支持系统管理总线(SMBus)总线2.0版。
main.c
#include "led.h"
#include "pwm.h"
#include "delay.h"
#include "uart0.h"
#include "wdt.h"
#include "adc.h"
#include "key.h"
#include "adc_interrupt.h"
#include "iic.h"
int main()
{
hal_led_init();
hal_uart_init();
hal_gpio_init();
hal_gic_init();
mma8451_init();
Tri_String("iic Interrupt Test\n");
while(1)
{
printf("Z value = %d\n", get_XYZ_value());
}
return 0;
}
iic.c
#include "iic.h"
void delay(void)
{
int i = 1000;
while(i--);
}
// IIC总线初始化的函数
void iic_init(void)
{
// 设置GPIOD6和GPIOD7引脚为GPIO功能
GPIOD.ALTFN0 &= (~(0x3 << 12));
GPIOD.ALTFN0 &= (~(0x3 << 14));
// 设置GPIOD6和GPIOD7引脚为输出功能
GPIOD.OUTENB |= (1 << 6);
GPIOD.OUTENB |= (1 << 7);
// 设置GPIOD6和GPIOD7引脚输出高电平
SCL_OUT_H;
SDA_OUT_H;
delay();
}
/*
* 功能: 模拟IIC总线的开始信号
* */
void iic_start(void)
{
SET_SDA_OUT; // SDA为输出功能
SCL_OUT_H; // SCL线拉高
SDA_OUT_H; // SDA线拉高
delay();
SDA_OUT_L; // SDA线拉低
delay();
}
/*
* 功能:模拟IIC总线的停止信号的时序
* */
void iic_stop(void)
{
SET_SDA_OUT; // SDA为输出功能
SCL_OUT_L; // SCL线拉低
delay();
SDA_OUT_L; // SDA线拉低
delay();
SCL_OUT_H; // SCL线拉高
delay();
SDA_OUT_H; // SDA线拉高
delay();
}
/*
* 函数功能:主机向从机发送一个字节数据,主机接收应答或者非应答信号
* 函数参数:
* @ dat:发送的数据
* 返回值:应答或非应答
* 1: 非应答信号
* 0 : 应答信号
* */
// 1帧数据
char iic_send_byte(char dat)
{
char i;
char ack;
SET_SDA_OUT; // SDA线为输出功能
for (i = 0; i < 8; i++) {
// 时钟在低电平期间,主机写数据到SDA总线上
SCL_OUT_L; // SCL拉低
delay();
if(dat & 0x80)
SDA_OUT_H; // 写1
else
SDA_OUT_L; // 写0
delay();
// 时钟在高电平旗舰,从机从数据线上读数据
SCL_OUT_H;
delay(); // 等待从机将数据读走
delay();
dat = dat << 1;
}
// 从机收到8位的数据之后需要产生一个应答信号
// ,主机需要接收从机产生的应答信号
SCL_OUT_L; // SCL拉低
delay();
SDA_OUT_H; // 主机释放SDA总线
SET_SDA_IN; // 数据线变换方向
delay(); //等待从写写应答信号到SDA线上
SCL_OUT_H; // SCL拉高
delay();
if(READ_SDA) // 主机接收应答信号
ack = 1;
else
ack = 0;
SCL_OUT_L;
delay();
return ack;
}
/*
* 函数功能:从机向主机发送一个字节数据,主机发送应答或者非应答信号
* 函数参数:
* @ ack:应答或非应答
* 0 : 应答信号
* 1 : 非应答信号
* 返回值:接收到的数据
* */
char iic_rec_byte(char ack)
{
char i;
char dat;
SET_SDA_IN;
for(i = 0; i < 8; i++) {
SCL_OUT_L;
delay(); // 等待从机向SDA线上写数据
delay();
SCL_OUT_H;
delay();
dat = dat << 1;
if(READ_SDA)
dat |= 1;
else
dat |= 0;
delay();
}
// 主机需要给从机发送一个应答信号或者非应答信号
SET_SDA_OUT;
SCL_OUT_L;
delay();
if (ack == 0)
SDA_OUT_L; // 应答信号
else
SDA_OUT_H; // 非应答信号
delay();
SCL_OUT_H;
delay(); // 等待从机接收应答信号
delay();
SCL_OUT_L;
delay();
return dat;
}
/*
* 函数功能:主机向从机写一个字节的数据
* 参数:
* @ reg_addr : 从机内部寄存器的地址
* @ dat : 向从机写入的数据
* */
void mma8451_write_Register(unsigned char reg_addr, char dat)
{
iic_start();
iic_send_byte(SLAVE_ADDR << 1);
iic_send_byte(reg_addr);
iic_send_byte(dat);
iic_stop();
}
/*
* 函数功能:主机从从机中读取一个字节的数据
* 函数参数:
* @ reg_addr : 从机内部寄存器的地址
* 函数返回值:
* @ dat : 主机接收到从机的数据
* */
char mma8451_read_register(unsigned char reg_addr)
{
char dat;
iic_start();
iic_send_byte(SLAVE_ADDR << 1);
iic_send_byte(reg_addr);
iic_start();
iic_send_byte((SLAVE_ADDR << 1) | 1);
dat = iic_rec_byte(1);
return dat;
}
void mma8451_init()
{
iic_init();
mma8451_write_Register(0x2A,0x1);
mma8451_write_Register(0x2B,0x2);
}
short get_XYZ_value(void)
{
char Z_H, Z_L;
short Z, dat;
Z_H = mma8451_read_register(0x5);
Z_L = mma8451_read_register(0x6);
Z = Z_H;
Z = Z << 8 | Z_L;
Z = Z >> 2;
dat = Z * 2 * 9800 / 8192;
return dat;
}
iic.h
#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
/*
* 模拟IIC
* 通过程序的方式模拟出IIC总线的时序和协议
*
* IIC控制器
* IIC总线的时序和协议已经由IIC控制器实现,
* IIC的程序只需要操作IIC控制器相关的寄存器即可。
*
* */
#include "s5p6818.h"
// 从机设备地址
#define SLAVE_ADDR 0x1C
/*
* GPIOD7 ---> SDA
* GPIOD6 ---> SCL
* */
// 设置IIC的GPIOD7引脚为输入和输出功能
#define SET_SDA_OUT GPIOD.OUTENB |= (1 << 7)
#define SET_SDA_IN GPIOD.OUTENB &= (~(1 << 7))
// 设置IIC的GPIOD7引脚输出高低电平
#define SDA_OUT_H GPIOD.OUT |= (1 << 7)
#define SDA_OUT_L GPIOD.OUT &= (~(1 << 7))
// 设置IIC的GPIOD6引脚输出高低电平
#define SCL_OUT_H GPIOD.OUT |= (1 << 6)
#define SCL_OUT_L GPIOD.OUT &= (~(1 << 6))
// 读取SDA总线上的数据
#define READ_SDA (GPIOD.PAD & (1 << 7))
void delay(void);
void iic_init(void);
/*
* 功能: 模拟IIC总线的开始信号
* */
void iic_start(void);
/*
* 功能:模拟IIC总线的停止信号的时序
* */
void iic_stop(void);
/*
* 函数功能:主机向从机发送一个字节数据,主机接收应答或者非应答信号
* 函数参数:
* @ dat:发送的数据
* 返回值:应答或非应答
* -1 : 非应答信号
* 1 : 应答信号
* */
// 1帧数据
char iic_send_byte(char dat);
/*
* 函数功能:从机向主机发送一个字节数据,主机发送应答或者非应答信号
* 函数参数:
* @ ack:应答或非应答
* 0 : 应答信号
* 1 : 非应答信号
* 返回值:接收到的数据
* */
char iic_rec_byte(char ack);
/*
* 函数功能:主机向从机写一个字节的数据
* 参数:
* @ reg_addr : 从机内部寄存器的地址
* @ dat : 向从机写入的数据
* */
void mma8451_write_Register(unsigned char reg_addr, char dat);
/*
* 函数功能:主机从从机中读取一个字节的数据
* 函数参数:
* @ reg_addr : 从机内部寄存器的地址
* 函数返回值:
* @ dat : 主机接收到从机的数据
* */
char mma8451_read_register(unsigned char reg_addr);
/*
* 写连续的多个字节的数据
* 读连续的多个字节的数据
* */
void mma8451_init();
short get_XYZ_value(void);
#endif
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