GPIO软件模拟IIC时序

一、MPU6050中的IIC时序

1.1 START和STOP

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

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







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. }