响应式网站怎么设置,网络科技公司税收优惠政策,做期货看什么网站,淄博网站推广公司目录 IICSHT20 I2C基础简介 为什么I2C需要使用上拉电阻#xff1f; I2C特点 时序图分析 起始信号与终止信号 数据传输时序 字节传输和应答信号 I2C寻址 主机给从机发送一个字节 主机给从机发送多个字节 主机从从机接收一个字节 主机从从机接收多个字节 I2C寄存器 I2C_RXDRSHT20 I2C基础简介 为什么I2C需要使用上拉电阻 I2C特点 时序图分析 起始信号与终止信号 数据传输时序 字节传输和应答信号· I2C寻址 主机给从机发送一个字节 主机给从机发送多个字节 主机从从机接收一个字节 主机从从机接收多个字节 I2C寄存器 I2C_RXDRI2C 接收数据寄存器 I2C_TXDRI2C 发送数据寄存器 温度传感器实验 模块简介 SHT20通讯原理 起始和终止时序 通信时序 IIC地址 I2C相关命令 hold master通信时序 no hold master通信时序 SHT20信号转换 湿度转换 温度转换 硬件IIC实验-SHT20读取实验 引脚定位 cubeMX配置 驱动代码移植 重定向相关 程序编写 IICSHT20 I2C基础简介 IICInter-Integrated Circuit是一个多主从的串行总线又叫I2C是由飞利浦公司发明的通讯总线属于半双工同步传输类型总线。IIC总线是非常常见的数据总线仅仅使用两条线就能完成多机通讯一条SCL时钟线另外一条双向数据线SDA。不同的器件都是并联接在这两条线上I2C总线上的每个设备都自己一个唯一的地址来确保不同设备之间访问的准确性。 SDA(Serial data)是数据线D代表Data也就是数据Send Data 也就是用来传输数据的 SCL(Serial clock line)是时钟线C代表Clock 也就是时钟 也就是控制数据发送的时序的 为什么I2C需要使用上拉电阻 答总线空闲的时候SDA和SCL都是高电平。当其中一个设备拉低总线整条线就全是低电平器件与器件之间变为与关系。 为了避免总线信号收到从设备的干扰各设备连接到总线的输出端时必须是漏极开路OD输出即高阻态无法主动输出高电平需要外部上拉电阻才可以获得高电平。 I2C特点 通常我们为了方便把IIC设备分为主设备和从设备基本上谁控制时钟线控制SCL的电平高低变换谁就是主设备。 IIC主设备功能主要产生时钟产生起始信号和停止信号IIC从设备功能可编程的IIC地址检测停止位检测IIC的一个优点是它支持多主控(multimastering)其中任何一个能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然在任何时间点上只能有一个主控。支持不同速率的通讯速度标准速度(最高速度100kHZ), 快速最高400kHZ,比uart高比spi低SCL和SDA都需要接上拉电阻 (大小由速度和容性负载决定一般在3.3K-10K之间) 保证数据的稳定性减少干扰。IIC是半双工而不是全双工 同一时间只可以单向通信IIC协议首先是发送从机硬件地址然后发送命令再发送数据/寄存器编号或者读取数据。IIC协议可以多字节连续读写数据。各设备连接到总线的输出端时必须是漏极开路OD输出或集电极开路OC输出。 时序图分析 起始信号与终止信号 SCL线为高电平期间SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号SCL线为高电平期间SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号起始和终止信号都是由主机发出起始信号产生后总线就处于占用的态终止信号产生后总线就处于空闲态。 数据传输时序 I2C总线进行数据传送时时钟信号为高电平期间数据线上的数据必须保持稳定; 只有在时钟线上的信号为低电平期间数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。在时钟为低电平期间发送器向数据线上写入数据因此数据线上的数据运行变化 在时钟为高电平期间接收器从数据线上读取数据因此必须保持数据线上的数据稳定。 最终完成一个时钟周期内发送器发生一个bit位数据接收器接收一个bit位数据。 字节传输和应答信号· 每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时先传送最高位MSB每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位即一帧共有9位。在第9个时钟周期的低电平期间接收器向数据线上写入数据。在第9个时钟周期的高电平期间发送器从数据线上读取数据。 如果读到的是低电平信号表示应答信号。如果读到的是高电平信号表示非应答信号。 I2C寻址 I2C总线上传送的数据信号是广义的既包括地址信号又包括真正的数据信号。主机在起始信号后必须传送一个从机的地址7位第8位是数据的传送方向位R/W用“0”表示主机发送数据W“1”表示主机接收数据R。总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较如果相同则认为自己被主机寻址根据R/W位将自己定为发送器或接收器。 主机给从机发送一个字节 主机给从机发送多个字节 主机从从机接收一个字节 主机从从机接收多个字节 I2C寄存器 I2C_RXDRI2C 接收数据寄存器 位 31:8 保留必须保持复位值。 位 7:0 RXDATA[7:0]8 位接收数据 (8-bit receive data) 从 I2C 总线接收的数据字节 I2C_TXDRI2C 发送数据寄存器 位 31:8 保留必须保持复位值。 位 7:0 TXDATA[7:0]8 位发送数据 (8-bit transmit data) 待发送到 I2C 总线的数据字节 温度传感器实验 模块简介 SHT20 温湿度传感器是一种数字式温湿度传感器它采用超薄膜式湿度传感器和热敏电阻式温度传感器在测量环境温度和湿度方面具有高精度和可靠性。 SHT20 传感器使用 I2C 总线接口进行数据通信它能够快速、准确地测量环境的温度和相对湿度。 可知该器件和主控单元采用IIC进行通信 可知最小供电电压为2.1v,最大供电电压为3.6V推荐供电电压为3.0V符合单片机引脚供电范围适配 IIC通信引脚如图 SHT20通讯原理 起始和终止时序 SHT20 采用标准的 I2C 协议进行通讯每个传输序列都以 Start 状态作为开始并以 Stop 状态作为结束。 启动传输状态 当 SCL 为高电平时SDA 由高电平转换为低电平 停止传输状态 当 SCL 高电平时SDA 线上从低电平转换为高电平 通信时序 IIC地址 开始传输后随后先传输首字节包括 I2C 设备地址(7bit和一个 SDA 方向位R:1, W:0。 一个时钟发送一个位在第 8 个下降沿之后通过拉低 SDA 引脚ACK 位 为 0只是传感器数据接收正常。 在发出测量命令之后‘1110’‘0011’代表温度测量‘1110’‘0101’代表相对湿度测量 这种为主机模式 MCU 必须等待测量完成。 I2C相关命令 SHT20命令从上到下依次是 触发温度测量(保持主机模式) 触发湿度测量(保持主机模式) 触发温度测量(非保持主机模式) 触发湿度测量(非保持主机模式) 写用户寄存器 读用户寄存器 复位 命令又分为hold与no hold两种模式。 其中hold master 和 no hold master 的意思就是如果是hold那么在测量过程中SHT20会主导并占用着IIC的总线IIC总线上的其他设备无法占用而no hold就是测量过程中SHT20不占用IIC总线那其他设备也可以使用该数据线。 常用no hold master但如果IIC总线上就SHT20一个设备那么其实无所谓用哪一种。 hold master通信时序 此时序图表示的是SDA总线的状态浅色代表当前总线控制权在主机手里相应的数据就是主机发送的深色代表当前总线控制权在SHT20传感器手里相应的数据就是SHT20发送的。 刚开始主机发送起始标志然后发送了7位IIC地址1位写标志表示要向当前地址模块发出指令从机回复确认 主机发送指令代码此处发送的是11100101根据前面提供的指令表可知此时发送的控制指令是在holdmaster模式下读取湿度SHT20模块回复确认SHT20模块控制着SDA总线开始进入采样测量阶段,并在测量期间将时钟线SCL拉低由于IIC要求高电平读取数据所以主机在测量期间无法接收任何数据。 当测量完毕后SHT20会释放掉时钟线此时SCL线被上拉电阻拉高主机可以读取数据SHT20先发高8位主机回复确认后SHT20模块再发低8位数据此时主机可发送NACKP停止接收也可回复ACKSHT20模块会继续发送8位的CRC校验主机收到后发送NACK停止位结束当前通信。(图上是按照接收CRC校验来的) 可知上图共收到三个字节的数据包含2个字节的湿度信息1个字节的CRC校验 湿度信息0110001101010010共16位但需要注意的是 最大的分辨率只有14位(数据最多能解析出14位来)所以最后的两位不能算进去. 手册中说43、44着两位被用来表示状态信息43是1表示当前测量的是湿度是0的话表示当前测量的是温度44位的0目前还没有被分配用处 所以湿度数据最后两位必为10温度必为00 这并不是说明我们需要把采集的16位数据当成14位数据来用而是我们需要把最后两位给清0也就是将16位数据 0xFFFC1111 1111 1111 1100 所以最后的湿度数据是0110001101010000 no hold master通信时序 刚开始主机发送起始标志然后发送了7位IIC地址1位写标志表示要向当前地址模块发出指令从机回复确认。然后主机发送指令代码此处发送的是11110101根据前面提供的指令表可知此时发送的控制指令是在no holdmaster模式下读取湿度主机等待20us后发送停止标志由于是no holdmaster可见在测量阶段颜色为浅色SHT20让出了SDA总线控制这样在测量期间主机就可以和其他从机通信了。 然后主机可以选择一个时间向SHT20发送起始标志地址读指令 来读取数据如果发送时SHT20还没有测量完毕则主机收不到SHT20的ACKSHT20会是NACK,主机收到NACK后发送停止位再过一段时间主机会继续向SHT20发送起始标志地址读指令 来读取数据如果此时SHT20测量完毕则会回复ACK,然后主机让出SDA总线控制权SHT20发送湿度数据。 剩下的跟上面一样SHT20先发高8位主机回复确认后SHT20模块再发低8位数据此时主机可发送NACKP停止接收也可回复ACKSHT20模块会继续发送8位的CRC校验主机收到后发送NACK停止位结束当前通信。(图上是按照接收CRC校验来的) 同样此时我们需要把最后两位给清0也就是将16位数据 0xFFFC1111 1111 1111 1100 最后的湿度数据是0110001101010000 SHT20信号转换 湿度转换 温度转换 硬件IIC实验-SHT20读取实验 引脚定位 PB7——I2C1_SDA PB6——I2C1_SCL cubeMX配置 驱动代码移植 重定向相关 #includestdio.h int fputc(int ch, FILE * p)
{while(!(USART1-ISR 17));//等待TDR为空即TXE置1跳出while然后往TDR中放数据USART1-TDRch;
} 程序编写 效果
