STM32cube HAL库 I2C实现LM75数字温度传感器温度读取，并串口打印

前言：
通过STM32Cube 建立工程，配置GPIO口来模拟I2C，并配置USART2实现串口实时输出温度。最终实现I2C读取LM75A数字传感器的温度，来通过串口实时显示出来。

用到工具：
1.STM32F103ZET6开发板
2.STM32Cube软件
3.MDK-Keil 5
4.STM32F1XX HAL库
5.LM75A数字温度传感器

知识点：
1.通过STM32Cube创建例程
2.HAL库中的串口配置，GPIO口配置，定时器配置，系统时钟配置
3.GPIO模拟I2C时序
4.通过定时器来实现us级延时
5.LM75数字温度传感器的使用

硬件连接：

LM75--数字温度传感器	STM32
SCL	PB10--I2C_SCL
SDA	PB11--I2C_SDA
VCC	VCC--5V
GND	GND

USB转TTL线，一头连接电脑，另外一头连接USART2的TX口--PA2，和RX口--PA3

工程创建：
1.打开STM32Cube，新建工程，选择芯片型号，选择芯片封装。双击选择的芯片封装后，开始建立工程：

***编辑代码***
1.在tim.c中添加us延时函数（记得函数名称在tim.h声明一下）

/* USER CODE BEGIN 1 */
void delay_us(uint16_t us)
{uint16_t differ=0xffff-us-5;                  __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim6,differ);HAL_TIM_Base_Start(&htim6);                    while(differ<0xffff-6)                           {differ=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim6);         }HAL_TIM_Base_Stop(&htim6);
}
/* USER CODE END 1 */

2.在gpio.c中添加有关GPIO口模拟I2C的函数
I2C时序：

主机向从机写数据：

主机从从机读数据：

先在main.h中宏定义一些函数

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define I2C_SCL_H HAL_GPIO_WritePin(I2C_SCL_GPIO_Port, I2C_SCL_Pin, GPIO_PIN_SET);
#define I2C_SCL_L HAL_GPIO_WritePin(I2C_SCL_GPIO_Port, I2C_SCL_Pin, GPIO_PIN_RESET);#define I2C_SDA_H HAL_GPIO_WritePin(I2C_SDA_GPIO_Port, I2C_SDA_Pin, GPIO_PIN_SET);
#define I2C_SDA_L HAL_GPIO_WritePin(I2C_SDA_GPIO_Port, I2C_SDA_Pin, GPIO_PIN_RESET);
/* USER CODE END Private defines */

再从gpio.c中写入GPIO模拟I2C的函数（记得函数名称在gpio.h中声明一下）

/* USER CODE BEGIN 2 */
/*设置SDA线路为输出模式，此时为主机写*/
void I2C_SDA_OUT()
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};/*Configure GPIO pin Output Level *///HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, I2C_SDA_Pin, GPIO_PIN_SET);/*Configure GPIO pins : PBPin PBPin */GPIO_InitStruct.Pin = I2C_SDA_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
/*设置SDA线路为输入模式，此时为主机读*/
void I2C_SDA_IN()
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};/*Configure GPIO pin Output Level *///HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, I2C_SDA_Pin, GPIO_PIN_SET);/*Configure GPIO pins : PBPin PBPin */GPIO_InitStruct.Pin = I2C_SDA_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
/*I2C起始信号*/
void I2C_Start()
{I2C_SDA_OUT();I2C_SCL_H;I2C_SDA_H;delay_us(5);//watch: There is ---5usI2C_SDA_L;delay_us(6);I2C_SCL_L;
}
/*I2C停止信号*/
void I2C_Stop()
{I2C_SDA_OUT();I2C_SCL_H;I2C_SDA_L;delay_us(6);I2C_SDA_H;delay_us(6);
}
/*主机应答*/
void I2C_ACK() //Master ack
{I2C_SDA_OUT();I2C_SCL_L;I2C_SDA_L;delay_us(2);I2C_SCL_H;delay_us(6);I2C_SCL_L;delay_us(2);I2C_SDA_H;
}
/*主机非应答*/
void I2C_NACK() //Master NAck
{I2C_SDA_OUT();I2C_SCL_L;I2C_SDA_H;delay_us(2);I2C_SCL_H;delay_us(6);I2C_SCL_L;delay_us(2);I2C_SDA_L;
}
/*主机等待应答，0：有应答；1：无应答*/
uint8_t I2C_Wait_Ack()//wait slaver ack  0 means ack OK; 1 means ack Fail;
{uint8_t tempTime = 0;I2C_SDA_IN();I2C_SDA_H;delay_us(1);I2C_SCL_H;delay_us(1);while(HAL_GPIO_ReadPin(I2C_SDA_GPIO_Port,I2C_SDA_Pin)){tempTime++;if(tempTime>250){I2C_Stop();return 1;}}I2C_SCL_L;return 0;
}
/*主机写一个8位的数据*/
void I2C_Send_Byte(uint8_t txd)
{uint8_t i = 0;I2C_SDA_OUT();I2C_SCL_L;for(i=0;i<8;i++){if((txd & 0x80)>0){I2C_SDA_H;}else{I2C_SDA_L;}txd <<= 1;I2C_SCL_H;delay_us(2);I2C_SCL_L;delay_us(2);}
}
/*主机读一个8位的数据*/
uint8_t I2C_Read_Byte(uint8_t ack)
{uint8_t i = 0,receive = 0;I2C_SDA_IN();for(i=0;i<8;i++){I2C_SCL_L;delay_us(2);I2C_SCL_H;receive <<= 1;if(HAL_GPIO_ReadPin(I2C_SDA_GPIO_Port,I2C_SDA_Pin)){receive++;}delay_us(1);}if(ack == 0){I2C_NACK(); }else{I2C_ACK();}return receive;
}//read one Byte
/*从 从机设备 寄存器中读一个字节*/
uint8_t LM75_readoneByte(uint8_t addr)
{uint8_t temp = 0;I2C_Start();//send write hardware addr/*发送写从机设备地址*/I2C_Send_Byte(SlaveAddress);I2C_Wait_Ack();//send registor addr/*发送从机设备的寄存器地址*/I2C_Send_Byte(addr%256);I2C_Wait_Ack();I2C_Start();//send read hardware addr/*发送读从机设备地址*/I2C_Send_Byte(SlaveAddress+1);I2C_Wait_Ack();temp = I2C_Read_Byte(0);I2C_Stop();return temp;
}
/*向 从机设备 寄存器中写一个字节*/
void LM75_writeoneByte(uint8_t addr, uint8_t dt)
{I2C_Start();//send write hardware addr/*发送写从机设备地址*/I2C_Send_Byte(SlaveAddress);I2C_Wait_Ack();//send registor addr/*发送从机设备的寄存器地址*/I2C_Send_Byte(addr%256);I2C_Wait_Ack();I2C_Send_Byte(dt);I2C_Wait_Ack();I2C_Stop();HAL_Delay(10);
}//read two Byte
uint16_t LM75_readtwoByte(uint8_t addr)
{uint16_t temp = 0;I2C_Start();//send write hardware addrI2C_Send_Byte(SlaveAddress);I2C_Wait_Ack();//send registor addrI2C_Send_Byte(addr%256);I2C_Wait_Ack();I2C_Start();//send read hardware addrI2C_Send_Byte(SlaveAddress+1);I2C_Wait_Ack();temp = I2C_Read_Byte(1);temp <<= 8;temp = temp | I2C_Read_Byte(0);I2C_Stop();return temp;
}void LM75_writetwoByte(uint8_t addr, uint16_t dt)
{I2C_Start();//send write hardware addrI2C_Send_Byte(SlaveAddress);I2C_Wait_Ack();//send registor addrI2C_Send_Byte(addr%256);I2C_Wait_Ack();I2C_Send_Byte(dt>>8);I2C_Wait_Ack();I2C_Send_Byte(dt&0xff);I2C_Wait_Ack();I2C_Stop();HAL_Delay(10);
}/* USER CODE END 2 */

3.在usart.c中添加printf的重定向函数（记得函数名称在usart.h中声明一下）

/* USER CODE BEGIN 1 */
int fputc(int ch,FILE *f)
{HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)&ch,1,0xffff);return ch;
}int fgetc(FILE *f)
{uint8_t ch = 0;HAL_UART_Receive(&huart2,&ch,1,0xffff);return ch;
}
/* USER CODE END 1 */

4.在main.c函数中添加读取温度，并打印到串口的代码

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 */uint16_t temp = 0;float f_temp = 0;/* USER CODE END 1 *//**省略其中一些自己生成的代码**//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */temp = LM75_readtwoByte(0x00);temp >>= 5;if((temp & 0x0400) == 0x0400){f_temp = -temp*0.125;}else{f_temp = temp*0.125;}printf("temp = %.2f\n",f_temp);HAL_Delay(1000);}/* USER CODE END 3 */
}

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