STM32G0开发笔记：I2C接口软件模拟与GXHT30温湿度模块
使用platformio平台的libopencm3开发框架来开发stm32g0，以下使用软件模拟i2c总线时序，并用它来读取gxht30温湿度数据。
1 新建项目建立gxht30项目在pio的home页面新建项目，项目名称gxht30，选择开发板为 monkeypi_stm32_g070rb，开发框架选择libopencm3；
项目建立完成后在src目录下新建main.c主程序文件；修改下载和调试方式，这里开发板使用的是daplink仿真器，因此修改platformio.ini文件如下：1upload_protocol = cmsis-dap2debug_tool = cmsis-dap2 i2c软件模拟2.1 文件结构在lib目录新建 sw_i2c 文件夹，并新建如下文件：
2.2 sw_i2c_port.h 与底层io读写相关1/** 2 * @file sw_i2c_port.h 3 * @author makerinchina (makerinchina.cn) 4 * @brief 5 * @version 0.01 6 * @date 2022-09-25 7 * 8 * @copyright copyright (c) 2022 9 * 10 */1112#ifndef _sw_i2c_port_head_h_13#define _sw_i2c_port_head_h_1415#include 16#include 1718#define sw_i2c_scl_clock rcc_gpiob19#define sw_i2c_scl_port gpiob20#define sw_i2c_scl_pin gpio132122#define sw_i2c_sda_clock rcc_gpiob23#define sw_i2c_sda_port gpiob24#define sw_i2c_sda_pin gpio142526#define sw_i2c_scl_high() gpio_set(sw_i2c_scl_port, sw_i2c_scl_pin)27#define sw_i2c_scl_low() gpio_clear(sw_i2c_scl_port, sw_i2c_scl_pin)28#define sw_i2c_sda_high() gpio_set(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin)29#define sw_i2c_sda_low() gpio_clear(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin)3031#define sw_i2c_sda_input() gpio_mode_setup(sw_i2c_sda_port, gpio_mode_input, gpio_pupd_none, sw_i2c_sda_pin)32#define sw_i2c_sda_output() gpio_mode_setup(sw_i2c_sda_port, gpio_mode_output, gpio_pupd_none, sw_i2c_sda_pin)3334// #define sw_i2c_delay() delay_us(5)35#define sw_i2c_delay() do{ \\36 for (int i=0; i<58; i++) { \\37 __asm__ volatile (nop); \\38 } \\39 }while(0)40static bool sw_i2c_sda_get(void) 41{42 return (gpio_get(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin) != 0) ? true:false;43} 4445static void sw_i2c_port_init()46{47 /* 打开gpio时钟 */48 rcc_periph_clock_enable(sw_i2c_scl_clock);49 rcc_periph_clock_enable(sw_i2c_sda_clock);5051 /* 禁用默认上拉，使scl, sda保持高阻状态, 设置为 od 模式 */52 gpio_mode_setup(sw_i2c_scl_port, gpio_mode_output, gpio_pupd_none, sw_i2c_scl_pin);53 gpio_mode_setup(sw_i2c_sda_port, gpio_mode_output, gpio_pupd_none, sw_i2c_sda_pin);54 gpio_set_output_options(sw_i2c_scl_port, gpio_otype_od, gpio_ospeed_25mhz, sw_i2c_scl_pin);55 gpio_set_output_options(sw_i2c_sda_port, gpio_otype_od, gpio_ospeed_25mhz, sw_i2c_sda_pin);5657 /* 空闲: 拉高scl和sda */58 gpio_set(sw_i2c_scl_port, sw_i2c_scl_pin);59 gpio_set(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin);60}6162#endif //!_sw_i2c_port_head_h_i2c时序中的延时这里使用软件延时，模拟的是 100khz的频率；
2.3 sw_i2c_private.h 实现i2c的基本时序1/** 2 * @file sw_i2c_private.h 3 * @author makerinchina (makerinchina.cn) 4 * @brief 5 * @version 0.01 6 * @date 2022-09-25 7 * 8 * @copyright copyright (c) 2022 9 * 10 */ 11 12#ifndef _sw_i2c_private_head_h_ 13#define _sw_i2c_private_head_h_ 14 15#include sw_i2c_port.h 16 17static void i2c_start(void); 18static void i2c_stop(void); 19static bool i2c_wait_ack(void); 20static void i2c_send_ack(void); 21static void i2c_send_nack(void); 22static void i2c_send_byte(uint8_t data); 23static uint8_t i2c_recv_byte(bool ack); 24 25/** 26 * @brief i2c总线启动信号 27 */ 28static void i2c_start(void) 29{ 30 /* 当scl高电平时，sda出现一个下跳沿表示i2c总线启动信号 */ 31 sw_i2c_sda_high(); 32 sw_i2c_scl_high(); 33 sw_i2c_delay(); 34 sw_i2c_sda_low(); 35 sw_i2c_delay(); 36 sw_i2c_scl_low(); 37 sw_i2c_delay(); 38} 39 40/** 41 * @brief i2c总线停止信号 42 */ 43static void i2c_stop(void) 44{ 45 /* 当scl高电平时，sda出现一个上跳沿表示i2c总线停止信号 */ 46 sw_i2c_sda_low(); 47 sw_i2c_delay(); 48 sw_i2c_scl_high(); 49 sw_i2c_delay(); 50 sw_i2c_sda_high(); 51} 52 53/** 54 * @brief 向i2c总线设备发送1个字节 55 * @param data 等待发送的字节 56 */ 57static void i2c_send_byte(uint8_t data) 58{ 59 uint8_t i; 60 61 /* 先发送字节的高位bit7 */ 62 for (i = 0; i < 8; i++) { 63 sw_i2c_delay(); 64 sw_i2c_scl_low(); 65 66 if (data & 0x80) { 67 sw_i2c_sda_high(); 68 } else { 69 sw_i2c_sda_low(); 70 } 71 72 sw_i2c_delay(); 73 sw_i2c_scl_high(); 74 75 data <<= 1; /* 左移一个bit */ 76 } 77} 78 79/** 80 * @brief 产生一个时钟，并读取器件的ack应答信号 81 * @return 返回true表示正确应答，false表示无器件响应 82 */ 83static bool i2c_wait_ack(void) 84{ 85 bool res; 86 87 sw_i2c_delay(); 88 sw_i2c_scl_low(); 89 90 sw_i2c_sda_input(); 91 92 sw_i2c_delay(); 93 sw_i2c_scl_high(); /* 驱动scl = 1, 此时器件会返回ack应答 */ 94 sw_i2c_delay(); 95 if (sw_i2c_sda_get() == false) { /* 读取sda口线状态 */ 96 res = true; 97 } else { 98 res = false; 99 }100 sw_i2c_scl_low();101 sw_i2c_sda_high(); /* 释放sda总线 */102 sw_i2c_sda_output();103 sw_i2c_delay();104105 return res;106}107108/**109 * @brief 产生一个ack信号110 */111static void i2c_send_ack(void)112{113 sw_i2c_sda_low(); /* cpu驱动sda = 0 */114 sw_i2c_delay();115 sw_i2c_scl_high(); /* cpu产生1个时钟 */116 sw_i2c_delay();117 sw_i2c_scl_low();118 sw_i2c_delay();119 sw_i2c_sda_high(); /* cpu释放sda总线 */120}121122/**123 * @brief cpu产生1个nack信号124 */125static void i2c_send_nack(void)126{127 sw_i2c_sda_high(); /* cpu驱动sda = 1 */128 sw_i2c_delay();129 sw_i2c_scl_high(); /* cpu产生1个时钟 */130 sw_i2c_delay();131 sw_i2c_scl_low();132 sw_i2c_delay();133}134135/**136 * @brief cpu从i2c总线设备读取8bit数据137 * 读1个字节，ack=1时，发送ack，ack=0，发送nack138 * @return139 */140static uint8_t i2c_recv_byte(bool ack)141{142 uint8_t i;143 uint8_t value;144145 /* 读到第1个bit为数据的bit7 */146 value = 0;147 for (i = 0; i < 8; i++) {148 value < 0) { 27 /* start */ 28 i2c_start(); 29 /* address + write */ 30 i2c_send_byte(dev_addr<<1); 31 if (i2c_wait_ack() == false) { 32 goto error_device_nack; 33 } 34 /* write data */ 35 for (i=0; i 0) { 43 /* start */ 44 i2c_start(); 45 /* address + read */ 46 i2c_send_byte(dev_addr<<1 | 1); 47 if (i2c_wait_ack() == false) { 48 goto error_device_nack; 49 } 50 /* read data */ 51 for (i=0; i1; 90 91 callback(dev_addr_7bit, rc); 92 93 //dealy for sometime, 5 clk 94 for(char i=0; i to_addr){102 break;103 }104105 }106}实现了数据传输 transfer 接口，包含了发送和接收；实现总线设备扫描功能，可以用于辅助调试；3 gxht30使用i2c3.1 扫描设备1void scan_i2c_cb( uint8_t addr, uint8_t result ) 2{ 3 4 if(result == 1){ 5 printf( scan addr[7bit]: 0x%x found!\\r\\n,addr); 6 }else{ 7 // printf(scan addr: %x not found\\r\\n,addr); //not found 8 } 910}1112int main(void)13{14 ...1516 printf(init i2c bus\\r\\n);1718 sw_i2c_init();1920 printf(scan device on i2c bus...\\r\\n);2122 scan_i2c_bus(0x02,0xfe, scan_i2c_cb);2324 ...25}3.2 读取温湿度数据根据gxht30芯片手册实现，这里为单次读取：
1void gxht30_sample(float *temp, float *humi) 2{ 3 uint8_t rd_buff[6] = {0}; 4 uint8_t cmd[2] = {0x2c, 0x06}; 5 6 uint8_t dev_addr = 0x44; 7 8 //send read cmd 9 sw_i2c_transfer(dev_addr, cmd, 2, 0, 0);1011 delay_ms(10);1213 //receive data14 sw_i2c_transfer(dev_addr, 0,0, rd_buff, 6);1516 uint16_t temp_int = (uint16_t)((rd_buff[0] << 8)|(rd_buff[1]));17 uint16_t humi_int = (uint16_t)((rd_buff[3] << 8)|(rd_buff[4]));1819 *temp = -45 + (float)(175*temp_int/65535.0000);20 *humi = 100 * (float)(humi_int /65535.0000);21}发送命令的波形也和预期一致；
发送读取命令 0x2c 0x06 的波形：
接收数据的波形，温度+crc+湿度+crc:
4 烧写测试4.1 连线将开发板和温湿度模块的i2c引脚连接：
4.2 测试结果可以看到读取到0x44的设备地址，即温湿度模块的i2c地址，温湿度读取正确：
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2.2 sw_i2c_port.h 与底层io读写相关1/** 2 * @file sw_i2c_port.h 3 * @author makerinchina (makerinchina.cn) 4 * @brief 5 * @version 0.01 6 * @date 2022-09-25 7 * 8 * @copyright copyright (c) 2022 9 * 10 */1112#ifndef _sw_i2c_port_head_h_13#define _sw_i2c_port_head_h_1415#include 16#include 1718#define sw_i2c_scl_clock rcc_gpiob19#define sw_i2c_scl_port gpiob20#define sw_i2c_scl_pin gpio132122#define sw_i2c_sda_clock rcc_gpiob23#define sw_i2c_sda_port gpiob24#define sw_i2c_sda_pin gpio142526#define sw_i2c_scl_high() gpio_set(sw_i2c_scl_port, sw_i2c_scl_pin)27#define sw_i2c_scl_low() gpio_clear(sw_i2c_scl_port, sw_i2c_scl_pin)28#define sw_i2c_sda_high() gpio_set(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin)29#define sw_i2c_sda_low() gpio_clear(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin)3031#define sw_i2c_sda_input() gpio_mode_setup(sw_i2c_sda_port, gpio_mode_input, gpio_pupd_none, sw_i2c_sda_pin)32#define sw_i2c_sda_output() gpio_mode_setup(sw_i2c_sda_port, gpio_mode_output, gpio_pupd_none, sw_i2c_sda_pin)3334// #define sw_i2c_delay() delay_us(5)35#define sw_i2c_delay() do{ \\36 for (int i=0; i<58; i++) { \\37 __asm__ volatile (nop); \\38 } \\39 }while(0)40static bool sw_i2c_sda_get(void) 41{42 return (gpio_get(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin) != 0) ? true:false;43} 4445static void sw_i2c_port_init()46{47 /* 打开gpio时钟 */48 rcc_periph_clock_enable(sw_i2c_scl_clock);49 rcc_periph_clock_enable(sw_i2c_sda_clock);5051 /* 禁用默认上拉，使scl, sda保持高阻状态, 设置为 od 模式 */52 gpio_mode_setup(sw_i2c_scl_port, gpio_mode_output, gpio_pupd_none, sw_i2c_scl_pin);53 gpio_mode_setup(sw_i2c_sda_port, gpio_mode_output, gpio_pupd_none, sw_i2c_sda_pin);54 gpio_set_output_options(sw_i2c_scl_port, gpio_otype_od, gpio_ospeed_25mhz, sw_i2c_scl_pin);55 gpio_set_output_options(sw_i2c_sda_port, gpio_otype_od, gpio_ospeed_25mhz, sw_i2c_sda_pin);5657 /* 空闲: 拉高scl和sda */58 gpio_set(sw_i2c_scl_port, sw_i2c_scl_pin);59 gpio_set(sw_i2c_sda_port, sw_i2c_sda_pin);60}6162#endif //!_sw_i2c_port_head_h_i2c时序中的延时这里使用软件延时，模拟的是 100khz的频率；
2.3 sw_i2c_private.h 实现i2c的基本时序1/** 2 * @file sw_i2c_private.h 3 * @author makerinchina (makerinchina.cn) 4 * @brief 5 * @version 0.01 6 * @date 2022-09-25 7 * 8 * @copyright copyright (c) 2022 9 * 10 */ 11 12#ifndef _sw_i2c_private_head_h_ 13#define _sw_i2c_private_head_h_ 14 15#include sw_i2c_port.h 16 17static void i2c_start(void); 18static void i2c_stop(void); 19static bool i2c_wait_ack(void); 20static void i2c_send_ack(void); 21static void i2c_send_nack(void); 22static void i2c_send_byte(uint8_t data); 23static uint8_t i2c_recv_byte(bool ack); 24 25/** 26 * @brief i2c总线启动信号 27 */ 28static void i2c_start(void) 29{ 30 /* 当scl高电平时，sda出现一个下跳沿表示i2c总线启动信号 */ 31 sw_i2c_sda_high(); 32 sw_i2c_scl_high(); 33 sw_i2c_delay(); 34 sw_i2c_sda_low(); 35 sw_i2c_delay(); 36 sw_i2c_scl_low(); 37 sw_i2c_delay(); 38} 39 40/** 41 * @brief i2c总线停止信号 42 */ 43static void i2c_stop(void) 44{ 45 /* 当scl高电平时，sda出现一个上跳沿表示i2c总线停止信号 */ 46 sw_i2c_sda_low(); 47 sw_i2c_delay(); 48 sw_i2c_scl_high(); 49 sw_i2c_delay(); 50 sw_i2c_sda_high(); 51} 52 53/** 54 * @brief 向i2c总线设备发送1个字节 55 * @param data 等待发送的字节 56 */ 57static void i2c_send_byte(uint8_t data) 58{ 59 uint8_t i; 60 61 /* 先发送字节的高位bit7 */ 62 for (i = 0; i < 8; i++) { 63 sw_i2c_delay(); 64 sw_i2c_scl_low(); 65 66 if (data & 0x80) { 67 sw_i2c_sda_high(); 68 } else { 69 sw_i2c_sda_low(); 70 } 71 72 sw_i2c_delay(); 73 sw_i2c_scl_high(); 74 75 data <<= 1; /* 左移一个bit */ 76 } 77} 78 79/** 80 * @brief 产生一个时钟，并读取器件的ack应答信号 81 * @return 返回true表示正确应答，false表示无器件响应 82 */ 83static bool i2c_wait_ack(void) 84{ 85 bool res; 86 87 sw_i2c_delay(); 88 sw_i2c_scl_low(); 89 90 sw_i2c_sda_input(); 91 92 sw_i2c_delay(); 93 sw_i2c_scl_high(); /* 驱动scl = 1, 此时器件会返回ack应答 */ 94 sw_i2c_delay(); 95 if (sw_i2c_sda_get() == false) { /* 读取sda口线状态 */ 96 res = true; 97 } else { 98 res = false; 99 }100 sw_i2c_scl_low();101 sw_i2c_sda_high(); /* 释放sda总线 */102 sw_i2c_sda_output();103 sw_i2c_delay();104105 return res;106}107108/**109 * @brief 产生一个ack信号110 */111static void i2c_send_ack(void)112{113 sw_i2c_sda_low(); /* cpu驱动sda = 0 */114 sw_i2c_delay();115 sw_i2c_scl_high(); /* cpu产生1个时钟 */116 sw_i2c_delay();117 sw_i2c_scl_low();118 sw_i2c_delay();119 sw_i2c_sda_high(); /* cpu释放sda总线 */120}121122/**123 * @brief cpu产生1个nack信号124 */125static void i2c_send_nack(void)126{127 sw_i2c_sda_high(); /* cpu驱动sda = 1 */128 sw_i2c_delay();129 sw_i2c_scl_high(); /* cpu产生1个时钟 */130 sw_i2c_delay();131 sw_i2c_scl_low();132 sw_i2c_delay();133}134135/**136 * @brief cpu从i2c总线设备读取8bit数据137 * 读1个字节，ack=1时，发送ack，ack=0，发送nack138 * @return139 */140static uint8_t i2c_recv_byte(bool ack)141{142 uint8_t i;143 uint8_t value;144145 /* 读到第1个bit为数据的bit7 */146 value = 0;147 for (i = 0; i < 8; i++) {148 value < 0) { 27 /* start */ 28 i2c_start(); 29 /* address + write */ 30 i2c_send_byte(dev_addr<<1); 31 if (i2c_wait_ack() == false) { 32 goto error_device_nack; 33 } 34 /* write data */ 35 for (i=0; i 0) { 43 /* start */ 44 i2c_start(); 45 /* address + read */ 46 i2c_send_byte(dev_addr<<1 | 1); 47 if (i2c_wait_ack() == false) { 48 goto error_device_nack; 49 } 50 /* read data */ 51 for (i=0; i
1void gxht30_sample(float *temp, float *humi) 2{ 3 uint8_t rd_buff[6] = {0}; 4 uint8_t cmd[2] = {0x2c, 0x06}; 5 6 uint8_t dev_addr = 0x44; 7 8 //send read cmd 9 sw_i2c_transfer(dev_addr, cmd, 2, 0, 0);1011 delay_ms(10);1213 //receive data14 sw_i2c_transfer(dev_addr, 0,0, rd_buff, 6);1516 uint16_t temp_int = (uint16_t)((rd_buff[0] << 8)|(rd_buff[1]));17 uint16_t humi_int = (uint16_t)((rd_buff[3] << 8)|(rd_buff[4]));1819 *temp = -45 + (float)(175*temp_int/65535.0000);20 *humi = 100 * (float)(humi_int /65535.0000);21}发送命令的波形也和预期一致；
发送读取命令 0x2c 0x06 的波形：
接收数据的波形，温度+crc+湿度+crc:
4 烧写测试4.1 连线将开发板和温湿度模块的i2c引脚连接：
4.2 测试结果可以看到读取到0x44的设备地址，即温湿度模块的i2c地址，温湿度读取正确：
钎焊是什么焊接_钎焊工艺方法
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