GPIO软件模拟IIC时序

2024-04-11 21:01:31

一、MPU6050中的IIC时序

1.1 START和STOP

GPIO软件模拟IIC时序

SDA和SCL在高电平时，SDA拉低表示START。SCL拉低，表示可以传输数据。

SDA和SCL在低电平时，SDA拉高表示STOP。 SCL拉高，表示传输数据结束。

  1. /******************************************
  2. *函数原型： void IIC_Start(void)
  3. *功能： 产生IIC起始信号
  4. ******************************************/
  5. void IIC_Start(void)
  6. {
  7. SDA_OUT();
  8. IIC_SDA=1;
  9. IIC_SCL=1;
  10. delay_us(4);
  11. IIC_SDA=0; //START:when CLK is high,SDA change from hig to low
  12. delay_us(4);
  13. IIC_SCL=0; //Ready Transmit or Receive
  14. }
  15. /******************************************
  16. *函数原型： void IIC_Start(void)
  17. *功能： 产生IIC结束信号
  18. ******************************************/
  19. void IIC_Stop(void)
  20. {
  21. SDA_OUT();
  22. IIC_SDA=0;
  23. IIC_SCL=0;
  24. delay_us(4);
  25. IIC_SDA=1; //STOP:when CLK is low,SDA change from low to high
  26. IIC_SCL=1; //发送I2C总线结束信号
  27. delay_us(4);
  28. }

一些的宏定义：

  1. #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
  2. #define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
  3. #define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
  4. #define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12)
  5. #define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8)
  6. #define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出
  7. #define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入
  8. //驱动接口，GPIO模拟IIC
  9. //PB7->I2C_SDA
  10. //PB6->I2C_SCL
  11. #define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0x0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=0x80000000;} //上拉输入
  12. #define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0x0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=0x30000000;} //通用推挽输出，不用硬件IIC
  13. //IO操作函数
  14. #define IIC_SCL PBout(6)
  15. #define IIC_SDA PBout(7)
  16. #define READ_SDA PBin(7)

1.2 ACK和NACK时序图

GPIO软件模拟IIC时序

在START信号后，读取8位的数据，STM32需要对MPU6050发出响应以同步。

第九个SCL时，SCL从低电平变成高电平后，SDA如果是低电平则是ACK，如果是高电平则是NACK。

  1. /******************************************
  2. *函数原型： void IIC_Wait_Ack(void)
  3. *功能： 等待应答信号到来
  4. *输出； 1，接收应答失败
  5. 0，接收应答成功
  6. ******************************************/
  7. u8 IIC_Wait_Ack(void)
  8. {
  9. u8 ucErrTime = 0;
  10. SDA_IN();
  11. IIC_SDA=1;
  12. delay_us(1);
  13. IIC_SCL=1;
  14. delay_us(1);
  15. while(IIC_SDA) //最多等待50us
  16. {
  17. ucErrTime++;
  18. if(ucErrTime>50)
  19. {
  20. IIC_Stop();
  21. return 1;
  22. }
  23. delay_us(1);
  24. }
  25. IIC_SCL=0; //时钟输出0
  26. return 0;
  27. }
  28. /******************************************
  29. *函数原型： void IIC_Ack(void)
  30. *功能： 产生ACK应答信号SDA=0
  31. ******************************************/
  32. void IIC_Ack(void)
  33. {
  34. IIC_SCL=0;
  35. SDA_OUT();
  36. IIC_SDA=0;
  37. delay_us(1);
  38. IIC_SCL=1;
  39. delay_us(1);
  40. IIC_SCL=0;
  41. }
  42. /******************************************
  43. *函数原型： void IIC_Ack(void)
  44. *功能： 产生ACK应答信号SDA=0
  45. ******************************************/
  46. void IIC_NAck(void)
  47. {
  48. IIC_SCL=0;
  49. SDA_OUT();
  50. IIC_SDA=1;
  51. delay_us(1);
  52. IIC_SCL=1;
  53. delay_us(1);
  54. IIC_SCL=0;
  55. }

1.3 MPU6050写入时序

GPIO软件模拟IIC时序

GPIO软件模拟IIC时序

GPIO软件模拟IIC时序

写时序的步骤：START+（MPU6050地址+W）+等待ACK+寄存器地址+等待ACK+写入的数据+等待ACK+STOP。

读时序的步骤：START+（MPU6050地址+W）+等待ACK+寄存器地址+START+读取数据+ACK响应+STOP。

  1. /****************************************************
  2. *函数原型： u8 IICwriteBytes(u8 dev, u8 reg, u8 length, u8 *data)
  3. *功能： 将多个字节写入指定设备 指定寄存器
  4. *输入： dev 目标设备地址
  5. * reg 寄存器地址
  6. * length 要写的字节数
  7. * *data 将要写的数据的首地址
  8. *返回： 返回是否成功，1成功
  9. ****************************************************/
  10. u8 IICwriteBytes(u8 dev, u8 reg, u8 length, u8 *data)
  11. {
  12. u8 count = 0;
  13. IIC_Start();
  14. IIC_Send_Byte(dev); //发送写命令
  15. IIC_Wait_Ack();
  16. IIC_Send_Byte(reg); //发送写入的地址
  17. IIC_Wait_Ack();
  18. for(count=0;count<length;count++)
  19. {
  20. IIC_Send_Byte(data[count]);
  21. IIC_Wait_Ack();
  22. }
  23. IIC_Stop(); //发送停止信号
  24. return 1;
  25. }
  26. /******************************************
  27. *函数原型： u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
  28. *功能： 读取一个Byte的字节
  29. *输入： 读取一个字节,ack=1,发送ACK,ack=0,发送nACK
  30. *返回： 读取到的Byte
  31. ******************************************/
  32. u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
  33. {
  34. unsigned char i, receive = 0;
  35. SDA_IN(); //设置为输入
  36. for(i=0;i<8;i++)
  37. {
  38. IIC_SCL=0;
  39. delay_us(1);
  40. IIC_SCL=1;
  41. receive<<=1;
  42. if(READ_SDA) receive++;
  43. delay_us(1);
  44. }
  45. if(ack)
  46. IIC_Ack(); //发送ACK
  47. else
  48. IIC_NAck(); //发送NACK
  49. return receive;
  50. }

留下了一个不太清楚的内容，按位，位长度写数据：

  1. /****************************************************
  2. *函数原型： u8 IICwriteBits(u8 dev, u8 reg, u8 bitStart, u8 length, u8 data)
  3. *功能： 读、修改、写指定设备、指定寄存器一个字节中的多个位
  4. *输入： dev 目标设备地址
  5. * reg 寄存器地址
  6. * bitStart 目标字节的起始位,自左向右？
  7. * length 位长度
  8. * data 存放改变目标字节位的值
  9. *返回： 返回是否成功，1成功
  10. ****************************************************/
  11. u8 IICwriteBits(u8 dev, u8 reg, u8 bitStart, u8 length, u8 data)
  12. {
  13. u8 b;
  14. u8 mask;
  15. if(IICreadByte(dev, reg, &b) != 0)
  16. {
  17. mask = (0xFF << (bitStart +1))| 0xFF >> ((8 - bitStart) + length -1);
  18. data >>= (7 - bitStart);
  19. b &= mask;
  20. b |= data;
  21. return IICwriteByte(dev, reg, b);
  22. } else {
  23. return 0;
  24. }
  25. }
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