文章目录

写作目的
一、I2C基础
- 1.什么是I2C协议？
- I2C协议的物理层
- I2C的协议层
二、采集温湿度
- 1.使用仪器：
- 2.代码实现
- 实现效果
总结

写作目的

帮助读者掌握I2C总线通信协议，使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值通过串口输出。
编程实现：每隔2秒钟采集一次温湿度数据，并通过串口发送到上位机（win10）。

一、I2C基础

1.什么是I2C协议？

在嵌入式系统内部电路中，众多功能需要用到许多集成电路IC来实现，包括主控器件微控制器和众多外围设备器件，如：PLL合成器、非易失性存储器、音频处理器、视频处理器、屏幕显示器等。这些器件相互之间要传递数据信息，那么就需要用导线相互连接，如此众多IC器件的互连，势必导致芯片引脚、PCB走线以及连接导线变得数量庞大，错综复杂，这会导致IC芯片体积增大、功耗增大、成本增加，给IC芯片设计制造厂商带来不利影响，同时也给IC芯片应用厂商和应用工程师们造成极大不便。

1982年，从事电灯泡、电剃刀、电唱机、收音机、电视机等研发制造已久的荷兰飞利浦公司，为解决电视机的上述问题，从而发明了一种集成电路互连通信电路，该电路的优点就是仅用两条线就可以实现芯片之间的互连通信，使硬件电路最简化，硬件效益最大化，给芯片设计制造者和芯片应用者带来极大益处。

飞利浦公司给这种集成电路互连通信电路命名为Inter-Integrated Circuit，简称为Inter-IC，或I2C（数字“2”为上标，读作英文读作“I squared C”，中文读作“I平方C”）。

I2C协议的物理层

所有主从器件的SDA线全部连在一根线上，这些器件分时占用这根公共数据线，来实现两两互传数据，那么SDA符合了数据总线的特征；所有主从器件的SCL线全部连在一根线上，它们分时占用这根公共时钟线，来实现两两互传时钟，那么SCL符合了时钟总线的特征。

因为I2C中的两根导线（SDA和SCL）构成了两根Bus，实现了Bus的功能；由于I2C电路能实现Bus的功能，故把I2C 电路称为 I2C-bus，中文叫I2C总线（I2C总线是一个两线总线）。

I2C的协议层

主要是定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等

通讯的起始和停止信号

数据有效性

从图中可以看出I2C在通讯的时候，只有在SCL处于高电平时，SDA的数据传输才是有效的。SDA 信号线是用于传输数据，SCL 信号线是保证数据同步。

响应

当SDA传输数据后，接收方对接受到的数据进行一个应答。如果希望继续进行传输数据，则回应应答信号（低电平），否则回应非应答信号（高电平）。

I2C总线的特点
①只需要两条总线；串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。

②连接到总线的每个设备都是可通过唯一地址进行软件寻址的，并且始终存在简单的控制器/目标关系；控制器可以作为控制器发送器或控制器接收器运行。

③这是一种真正的多控制器总线，包括冲突检测和仲裁，以防止两个或更多控制器同时启动数据传输时出现数据损坏。

④面向8位的串行双向数据传输速率在标准模式下最高可达100 kbit/s，在快速模式下最高可达400 kbit/s，在快速增强模式下最高可达1 Mbit/s，在高速模式下最高可达3.4 Mbit/s。

⑤串行、面向8位、单向数据传输，在超快速模式下最高可达5 Mbit/s。

⑥片内滤波可抑制总线数据线上的尖峰信号，以保持数据完整性。

⑦可以连接到同一总线的IC数量仅受最大总线电容的限制。在某些条件下（如简化SCL时钟频率、增加输出驱动力、增加缓冲器件、改进上拉电阻等），可以允许更大的电容。

⑧极低的电流消耗，高抗扰度，宽电源电压范围，宽工作温度范围。

⑨硬件的最简化，给芯片设计师减轻了节省输出引脚的压力，给芯片应用商带来了成本降低、空间减小、测试方便、易于升级等诸多好处，为芯片应用工程师的产品开发带来灵活多样的选择方案、方便快捷的调试手段、开发周期的缩短、开发效率的提高等好处。

二、采集温湿度

1.使用仪器：

AHT20芯片
具体信息请到官方下载对应产品介绍文档，资料链接如下
http://www.aosong.com/class-36.html

硬件连接：

产品实拍：

对应管脚：

实物连接：

ATH20 —— STM32

VDD——5V
SDA——B7
GND——GND
SCL——B6
（GND和5V任意模块都可以）

2.代码实现

本次实验将会使用到KEIL的固件库模板，如果你还不会搭建固件库模板请看这篇文章：固件库模板

或者固件库教程

main.c

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"int main(void)
{   delay_init();     //ÑÓÊ±º¯Êý³õÊ¼»¯    uart_init(115200);     //´®¿Ú³õÊ¼»¯Îª115200IIC_Init();while(1){printf("¿ªÊ¼²âÁ¿£¬ÇëÉÔµÈ£º");read_AHT20_once();delay_ms(1500);}
}

然后把以下代码文件和main.c放到一起
usart.c

#include "sys.h"
#include "usart.h"//STM32F103ºËÐÄ°åÀý³Ì
//¿âº¯Êý°æ±¾Àý³Ì
/********** mcudev.taobao.com ³öÆ·  ********///
//Èç¹ûÊ¹ÓÃucos,Ôò°üÀ¨ÏÂÃæµÄÍ·ÎÄ¼þ¼´¿É.
#if SYSTEM_SUPPORT_UCOS
#include "includes.h"                 //ucos Ê¹ÓÃ
#endif
//
//STM32¿ª·¢°å
//´®¿Ú1³õÊ¼»¯          //     //
//¼ÓÈëÒÔÏÂ´úÂë,Ö§³Öprintfº¯Êý,¶ø²»ÐèÒªÑ¡Ôñuse MicroLIB
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//±ê×¼¿âÐèÒªµÄÖ§³Öº¯Êý
struct __FILE
{ int handle; }; FILE __stdout;
//¶¨Òå_sys_exit()ÒÔ±ÜÃâÊ¹ÓÃ°ëÖ÷»úÄ£Ê½
void _sys_exit(int x)
{ x = x;
}
//ÖØ¶¨Òåfputcº¯Êý
int fputc(int ch, FILE *f)
{      while((USART1->SR&0X40)==0);//Ñ»··¢ËÍ,Ö±µ½·¢ËÍÍê±Ï   USART1->DR = (u8) ch;      return ch;
}
#endif /*Ê¹ÓÃmicroLibµÄ·½·¨*//*
int fputc(int ch, FILE *f)
{USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET) {}  return ch;
}
int GetKey (void)  { while (!(USART1->SR & USART_FLAG_RXNE));return ((int)(USART1->DR & 0x1FF));
}
*/#if EN_USART1_RX   //Èç¹ûÊ¹ÄÜÁË½ÓÊÕ
//´®¿Ú1ÖÐ¶Ï·þÎñ³ÌÐò
//×¢Òâ,¶ÁÈ¡USARTx->SRÄÜ±ÜÃâÄªÃûÆäÃîµÄ´íÎó
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //½ÓÊÕ»º³å,×î´óUSART_REC_LEN¸ö×Ö½Ú.
//½ÓÊÕ×´Ì¬
//bit15£¬   ½ÓÊÕÍê³É±êÖ¾
//bit14£¬   ½ÓÊÕµ½0x0d
//bit13~0£¬ ½ÓÊÕµ½µÄÓÐÐ§×Ö½ÚÊýÄ¿
u16 USART_RX_STA=0;       //½ÓÊÕ×´Ì¬±ê¼Ç     void uart_init(u32 bound){//GPIO¶Ë¿ÚÉèÖÃGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //Ê¹ÄÜUSART1£¬GPIOAÊ±ÖÓ//USART1_TX   PA.9GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    //¸´ÓÃÍÆÍìÊä³öGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//USART1_RX   PA.10GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//¸¡¿ÕÊäÈëGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //Usart1 NVIC ÅäÖÃNVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//ÇÀÕ¼ÓÅÏÈ¼¶3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;     //×ÓÓÅÏÈ¼¶3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;         //IRQÍ¨µÀÊ¹ÄÜNVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    //¸ù¾ÝÖ¸¶¨µÄ²ÎÊý³õÊ¼»¯VIC¼Ä´æÆ÷//USART ³õÊ¼»¯ÉèÖÃUSART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//Ò»°ãÉèÖÃÎª9600;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//×Ö³¤Îª8Î»Êý¾Ý¸ñÊ½USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//Ò»¸öÍ£Ö¹Î»USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//ÎÞÆæÅ¼Ð£ÑéÎ»USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//ÎÞÓ²¼þÊý¾ÝÁ÷¿ØÖÆUSART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;    //ÊÕ·¢Ä£Ê½USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //³õÊ¼»¯´®¿ÚUSART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//¿ªÆôÖÐ¶ÏUSART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //Ê¹ÄÜ´®¿Ú }void USART1_IRQHandler(void)                  //´®¿Ú1ÖÐ¶Ï·þÎñ³ÌÐò{u8 Res;
#ifdef OS_TICKS_PER_SEC     //Èç¹ûÊ±ÖÓ½ÚÅÄÊý¶¨ÒåÁË,ËµÃ÷ÒªÊ¹ÓÃucosIIÁË.OSIntEnter();
#endifif(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //½ÓÊÕÖÐ¶Ï(½ÓÊÕµ½µÄÊý¾Ý±ØÐëÊÇ0x0d 0x0a½áÎ²){Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);    //¶ÁÈ¡½ÓÊÕµ½µÄÊý¾Ýif((USART_RX_STA&0x8000)==0)//½ÓÊÕÎ´Íê³É{if(USART_RX_STA&0x4000)//½ÓÊÕµ½ÁË0x0d{if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//½ÓÊÕ´íÎó,ÖØÐÂ¿ªÊ¼else USART_RX_STA|=0x8000; //½ÓÊÕÍê³ÉÁË }else //»¹Ã»ÊÕµ½0X0D{  if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;else{USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;USART_RX_STA++;if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//½ÓÊÕÊý¾Ý´íÎó,ÖØÐÂ¿ªÊ¼½ÓÊÕ   }      }}          }
#ifdef OS_TICKS_PER_SEC     //Èç¹ûÊ±ÖÓ½ÚÅÄÊý¶¨ÒåÁË,ËµÃ÷ÒªÊ¹ÓÃucosIIÁË.OSIntExit();
#endif
}
#endif

usart.h

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"
#include "sys.h" //STM32F103ºËÐÄ°åÀý³Ì
//¿âº¯Êý°æ±¾Àý³Ì
/********** mcudev.taobao.com ³öÆ·  ********///
//STM32¿ª·¢°å
//´®¿Ú1³õÊ¼»¯          #define USART_REC_LEN            200     //¶¨Òå×î´ó½ÓÊÕ×Ö½ÚÊý 200
#define EN_USART1_RX            1           //Ê¹ÄÜ£¨1£©/½ûÖ¹£¨0£©´®¿Ú1½ÓÊÕextern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //½ÓÊÕ»º³å,×î´óUSART_REC_LEN¸ö×Ö½Ú.Ä©×Ö½ÚÎª»»ÐÐ·û
extern u16 USART_RX_STA;                //½ÓÊÕ×´Ì¬±ê¼Ç
//Èç¹ûÏë´®¿ÚÖÐ¶Ï½ÓÊÕ£¬Çë²»Òª×¢ÊÍÒÔÏÂºê¶¨Òå
void uart_init(u32 bound);
#endif

bsp_i2c.c

#include "bsp_i2c.h"
#include "delay.h"uint8_t   ack_status=0;
uint8_t   readByte[6];
uint8_t   AHT20_status=0;uint32_t  H1=0;  //Humility
uint32_t  T1=0;  //Temperatureuint8_t  AHT20_OutData[4];
uint8_t  AHT20sendOutData[10] = {0xFA, 0x06, 0x0A, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF};void IIC_Init(void)
{                        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(    RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //ÍÆÍìÊä³öGPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);IIC_SCL=1;IIC_SDA=1;}
//²úÉúIICÆðÊ¼ÐÅºÅ
void IIC_Start(void)
{SDA_OUT();     //sdaÏßÊä³öIIC_SDA=1;        IIC_SCL=1;delay_us(4);IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low delay_us(4);IIC_SCL=0;//Ç¯×¡I2C×ÜÏß£¬×¼±¸·¢ËÍ»ò½ÓÊÕÊý¾Ý
}
//²úÉúIICÍ£Ö¹ÐÅºÅ
void IIC_Stop(void)
{SDA_OUT();//sdaÏßÊä³öIIC_SCL=0;IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to highdelay_us(4);IIC_SCL=1; IIC_SDA=1;//·¢ËÍI2C×ÜÏß½áÊøÐÅºÅdelay_us(4);
}
//µÈ´ýÓ¦´ðÐÅºÅµ½À´
//·µ»ØÖµ£º1£¬½ÓÊÕÓ¦´ðÊ§°Ü
//        0£¬½ÓÊÕÓ¦´ð³É¹¦
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{u8 ucErrTime=0;SDA_IN();      //SDAÉèÖÃÎªÊäÈë  IIC_SDA=1;delay_us(1);       IIC_SCL=1;delay_us(1);   while(READ_SDA){ucErrTime++;if(ucErrTime>250){IIC_Stop();return 1;}}IIC_SCL=0;//Ê±ÖÓÊä³ö0       return 0;
}
//²úÉúACKÓ¦´ð
void IIC_Ack(void)
{IIC_SCL=0;SDA_OUT();IIC_SDA=0;delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(2);IIC_SCL=0;
}
//²»²úÉúACKÓ¦´ð
void IIC_NAck(void)
{IIC_SCL=0;SDA_OUT();IIC_SDA=1;delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(2);IIC_SCL=0;
}
//IIC·¢ËÍÒ»¸ö×Ö½Ú
//·µ»Ø´Ó»úÓÐÎÞÓ¦´ð
//1£¬ÓÐÓ¦´ð
//0£¬ÎÞÓ¦´ð
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        u8 t;   SDA_OUT();         IIC_SCL=0;//ÀµÍÊ±ÖÓ¿ªÊ¼Êý¾Ý´«Êäfor(t=0;t<8;t++){              IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;txd<<=1;    delay_us(2);   //¶ÔTEA5767ÕâÈý¸öÑÓÊ±¶¼ÊÇ±ØÐëµÄIIC_SCL=1;delay_us(2); IIC_SCL=0; delay_us(2);}
}
//¶Á1¸ö×Ö½Ú£¬ack=1Ê±£¬·¢ËÍACK£¬ack=0£¬·¢ËÍnACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{unsigned char i,receive=0;SDA_IN();//SDAÉèÖÃÎªÊäÈëfor(i=0;i<8;i++ ){IIC_SCL=0; delay_us(2);IIC_SCL=1;receive<<=1;if(READ_SDA)receive++;   delay_us(1); }                  if (!ack)IIC_NAck();//·¢ËÍnACKelseIIC_Ack(); //·¢ËÍACK   return receive;
}void IIC_WriteByte(uint16_t addr,uint8_t data,uint8_t device_addr)
{IIC_Start();  if(device_addr==0xA0) //eepromµØÖ·´óÓÚ1×Ö½ÚIIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));//·¢ËÍ¸ßµØÖ·elseIIC_Send_Byte(device_addr);        //·¢Æ÷¼þµØÖ·IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(addr&0xFF);   //·¢ËÍµÍµØÖ·IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(data);     //·¢ËÍ×Ö½Ú                            IIC_Wait_Ack();                     IIC_Stop();//²úÉúÒ»¸öÍ£Ö¹Ìõ¼þ if(device_addr==0xA0) //delay_ms(10);elsedelay_us(2);
}uint16_t IIC_ReadByte(uint16_t addr,uint8_t device_addr,uint8_t ByteNumToRead)  //¶Á¼Ä´æÆ÷»ò¶ÁÊý¾Ý
{   uint16_t data;IIC_Start();  if(device_addr==0xA0)IIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));elseIIC_Send_Byte(device_addr); IIC_Wait_Ack();IIC_Send_Byte(addr&0xFF);   //·¢ËÍµÍµØÖ·IIC_Wait_Ack(); IIC_Start();     IIC_Send_Byte(device_addr+1);      //·¢Æ÷¼þµØÖ·IIC_Wait_Ack();if(ByteNumToRead == 1)//LM75ÎÂ¶ÈÊý¾ÝÎª11bit{data=IIC_Read_Byte(0);}else{data=IIC_Read_Byte(1);data=(data<<8)+IIC_Read_Byte(0);}IIC_Stop();//²úÉúÒ»¸öÍ£Ö¹Ìõ¼þ     return data;
}/**********
*ÉÏÃæ²¿·ÖÎªIO¿ÚÄ£¿éI2CÅäÖÃ
*
*´ÓÕâÒÔÏÂ¿ªÊ¼ÎªAHT20µÄÅäÖÃI2C
*º¯ÊýÃûÓÐIICºÍI2CµÄÇø±ð£¬Çë×¢Òâ£¡£¡£¡£¡£¡
*
*2020/2/23×îºóÐÞ¸ÄÈÕÆÚ
*
***********/
void  read_AHT20_once(void)
{delay_ms(10);reset_AHT20();delay_ms(10);init_AHT20();delay_ms(10);startMeasure_AHT20();delay_ms(80);read_AHT20();delay_ms(5);
}void  reset_AHT20(void)
{I2C_Start();I2C_WriteByte(0x70);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("1");else printf("1-n-");I2C_WriteByte(0xBA);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("2");else printf("2-n-");I2C_Stop();/*AHT20_OutData[0] = 0;AHT20_OutData[1] = 0;AHT20_OutData[2] = 0;AHT20_OutData[3] = 0;*/
}void  init_AHT20(void)
{I2C_Start();I2C_WriteByte(0x70);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("3");else printf("3-n-");    I2C_WriteByte(0xE1);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("4");else printf("4-n-");I2C_WriteByte(0x08);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("5");else printf("5-n-");I2C_WriteByte(0x00);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("6");else printf("6-n-");I2C_Stop();
}void  startMeasure_AHT20(void)
{//------------I2C_Start();I2C_WriteByte(0x70);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("7");else printf("7-n-");I2C_WriteByte(0xAC);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("8");else printf("8-n-");I2C_WriteByte(0x33);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("9");else printf("9-n-");I2C_WriteByte(0x00);ack_status = Receive_ACK();if(ack_status) printf("10");else printf("10-n-");I2C_Stop();
}void read_AHT20(void)
{uint8_t   i;for(i=0; i<6; i++){readByte[i]=0;}//-------------I2C_Start();I2C_WriteByte(0x71);ack_status = Receive_ACK();readByte[0]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[1]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[2]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[3]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[4]= I2C_ReadByte();Send_ACK();readByte[5]= I2C_ReadByte();SendNot_Ack();//Send_ACK();I2C_Stop();//--------------if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 ){H1 = readByte[1];H1 = (H1<<8) | readByte[2];H1 = (H1<<8) | readByte[3];H1 = H1>>4;H1 = (H1*1000)/1024/1024;T1 = readByte[3];T1 = T1 & 0x0000000F;T1 = (T1<<8) | readByte[4];T1 = (T1<<8) | readByte[5];T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;}else{AHT20_OutData[0] = 0xFF;AHT20_OutData[1] = 0xFF;AHT20_OutData[2] = 0xFF;AHT20_OutData[3] = 0xFF;printf("Ê§°ÜÁË");}printf("\r\n");printf("ÎÂ¶È:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);printf("Êª¶È:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);printf("\r\n");
}uint8_t  Receive_ACK(void)
{uint8_t result=0;uint8_t cnt=0;IIC_SCL = 0;SDA_IN(); delay_us(4);IIC_SCL = 1;delay_us(4);while(READ_SDA && (cnt<100)){cnt++;}IIC_SCL = 0;delay_us(4);if(cnt<100){result=1;}return result;
}void  Send_ACK(void)
{SDA_OUT();IIC_SCL = 0;delay_us(4);IIC_SDA = 0;delay_us(4);IIC_SCL = 1;delay_us(4);IIC_SCL = 0;delay_us(4);SDA_IN();
}void  SendNot_Ack(void)
{SDA_OUT();IIC_SCL = 0;delay_us(4);IIC_SDA = 1;delay_us(4);IIC_SCL = 1;delay_us(4);IIC_SCL = 0;delay_us(4);IIC_SDA = 0;delay_us(4);
}void I2C_WriteByte(uint8_t  input)
{uint8_t  i;SDA_OUT();for(i=0; i<8; i++){IIC_SCL = 0;delay_ms(5);if(input & 0x80){IIC_SDA = 1;//delaymm(10);}else{IIC_SDA = 0;//delaymm(10);}IIC_SCL = 1;delay_ms(5);input = (input<<1);}IIC_SCL = 0;delay_us(4);SDA_IN();delay_us(4);
}   uint8_t I2C_ReadByte(void)
{uint8_t  resultByte=0;uint8_t  i=0, a=0;IIC_SCL = 0;SDA_IN();delay_ms(4);for(i=0; i<8; i++){IIC_SCL = 1;delay_ms(3);a=0;if(READ_SDA){a=1;}else{a=0;}//resultByte = resultByte | a;resultByte = (resultByte << 1) | a;IIC_SCL = 0;delay_ms(3);}SDA_IN();delay_ms(10);return   resultByte;
}void  set_AHT20sendOutData(void)
{/* --------------------------* 0xFA 0x06 0x0A temperature(2 Bytes) humility(2Bytes) short Address(2 Bytes)* And Check (1 byte)* -------------------------*/AHT20sendOutData[3] = AHT20_OutData[0];AHT20sendOutData[4] = AHT20_OutData[1];AHT20sendOutData[5] = AHT20_OutData[2];AHT20sendOutData[6] = AHT20_OutData[3];//  AHT20sendOutData[7] = (drf1609.shortAddress >> 8) & 0x00FF;
//  AHT20sendOutData[8] = drf1609.shortAddress  & 0x00FF;//    AHT20sendOutData[9] = getXY(AHT20sendOutData,10);
}void  I2C_Start(void)
{SDA_OUT();IIC_SCL = 1;delay_ms(4);IIC_SDA = 1;delay_ms(4);IIC_SDA = 0;delay_ms(4);IIC_SCL = 0;delay_ms(4);
}void  I2C_Stop(void)
{SDA_OUT();IIC_SDA = 0;delay_ms(4);IIC_SCL = 1;delay_ms(4);IIC_SDA = 1;delay_ms(4);
}

bsp_i2c.h

在这里插入代#ifndef __BSP_I2C_H
#define __BSP_I2C_H#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
//Ê¹ÓÃIIC1 ¹ÒÔØM24C02,OLED,LM75AD,HT1382    PB6,PB7#define SDA_IN()  {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}//IO²Ù×÷º¯Êý
#define IIC_SCL    PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(7) //SDA
#define READ_SDA   PBin(7)  //ÊäÈëSDA //IICËùÓÐ²Ù×÷º¯Êý
void IIC_Init(void);                //³õÊ¼»¯IICµÄIO¿Ú
void IIC_Start(void);               //·¢ËÍIIC¿ªÊ¼ÐÅºÅ
void IIC_Stop(void);                //·¢ËÍIICÍ£Ö¹ÐÅºÅ
void IIC_Send_Byte(u8 txd);         //IIC·¢ËÍÒ»¸ö×Ö½Ú
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC¶ÁÈ¡Ò»¸ö×Ö½Ú
u8 IIC_Wait_Ack(void);              //IICµÈ´ýACKÐÅºÅ
void IIC_Ack(void);                 //IIC·¢ËÍACKÐÅºÅ
void IIC_NAck(void);                //IIC²»·¢ËÍACKÐÅºÅvoid IIC_WriteByte(uint16_t addr,uint8_t data,uint8_t device_addr);
uint16_t IIC_ReadByte(uint16_t addr,uint8_t device_addr,uint8_t ByteNumToRead);//¼Ä´æÆ÷µØÖ·£¬Æ÷¼þµØÖ·£¬Òª¶ÁµÄ×Ö½ÚÊý  void  read_AHT20_once(void);
void  reset_AHT20(void);
void  init_AHT20(void);
void  startMeasure_AHT20(void);
void  read_AHT20(void);
uint8_t  Receive_ACK(void);
void  Send_ACK(void);
void  SendNot_Ack(void);
void I2C_WriteByte(uint8_t  input);
uint8_t I2C_ReadByte(void);
void  set_AHT20sendOutData(void);
void  I2C_Start(void);
void  I2C_Stop(void);
#endif

delay.c

#include "delay.h"
#include "sys.h"//STM32F103ºËÐÄ°åÀý³Ì
//¿âº¯Êý°æ±¾Àý³Ì
/********** mcudev.taobao.com ³öÆ·  ********///
//Èç¹ûÊ¹ÓÃucos,Ôò°üÀ¨ÏÂÃæµÄÍ·ÎÄ¼þ¼´¿É.
#if SYSTEM_SUPPORT_UCOS
#include "includes.h"                 //ucos Ê¹ÓÃ
#endif
//   //STM32¿ª·¢°å
//Ê¹ÓÃSysTickµÄÆÕÍ¨¼ÆÊýÄ£Ê½¶ÔÑÓ³Ù½øÐÐ¹ÜÀí
//°üÀ¨delay_us,delay_ms//
static u8  fac_us=0;//usÑÓÊ±±¶³ËÊý
static u16 fac_ms=0;//msÑÓÊ±±¶³ËÊý
#ifdef OS_CRITICAL_METHOD   //Èç¹ûOS_CRITICAL_METHOD¶¨ÒåÁË,ËµÃ÷Ê¹ÓÃucosIIÁË.
//systickÖÐ¶Ï·þÎñº¯Êý,Ê¹ÓÃucosÊ±ÓÃµ½
void SysTick_Handler(void)
{                  OSIntEnter();        //½øÈëÖÐ¶ÏOSTimeTick();       //µ÷ÓÃucosµÄÊ±ÖÓ·þÎñ³ÌÐò               OSIntExit();        //´¥·¢ÈÎÎñÇÐ»»ÈíÖÐ¶Ï
}
#endif//³õÊ¼»¯ÑÓ³Ùº¯Êý
//µ±Ê¹ÓÃucosµÄÊ±ºò,´Ëº¯Êý»á³õÊ¼»¯ucosµÄÊ±ÖÓ½ÚÅÄ
//SYSTICKµÄÊ±ÖÓ¹Ì¶¨ÎªHCLKÊ±ÖÓµÄ1/8
//SYSCLK:ÏµÍ³Ê±ÖÓ
void delay_init()
{#ifdef OS_CRITICAL_METHOD  //Èç¹ûOS_CRITICAL_METHOD¶¨ÒåÁË,ËµÃ÷Ê¹ÓÃucosIIÁË.u32 reload;
#endifSysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //Ñ¡ÔñÍâ²¿Ê±ÖÓ  HCLK/8fac_us=SystemCoreClock/8000000;  //ÎªÏµÍ³Ê±ÖÓµÄ1/8  #ifdef OS_CRITICAL_METHOD    //Èç¹ûOS_CRITICAL_METHOD¶¨ÒåÁË,ËµÃ÷Ê¹ÓÃucosIIÁË.reload=SystemCoreClock/8000000;        //Ã¿ÃëÖÓµÄ¼ÆÊý´ÎÊý µ¥Î»ÎªK     reload*=1000000/OS_TICKS_PER_SEC;//¸ù¾ÝOS_TICKS_PER_SECÉè¶¨Òç³öÊ±¼ä//reloadÎª24Î»¼Ä´æÆ÷,×î´óÖµ:16777216,ÔÚ72MÏÂ,Ô¼ºÏ1.86s×óÓÒ   fac_ms=1000/OS_TICKS_PER_SEC;//´ú±íucos¿ÉÒÔÑÓÊ±µÄ×îÉÙµ¥Î»     SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;     //¿ªÆôSYSTICKÖÐ¶ÏSysTick->LOAD=reload;  //Ã¿1/OS_TICKS_PER_SECÃëÖÐ¶ÏÒ»´Î    SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     //¿ªÆôSYSTICK
#elsefac_ms=(u16)fac_us*1000;//·ÇucosÏÂ,´ú±íÃ¿¸ömsÐèÒªµÄsystickÊ±ÖÓÊý
#endif
}                                   #ifdef OS_CRITICAL_METHOD   //Ê¹ÓÃÁËucos
//ÑÓÊ±nus
//nusÎªÒªÑÓÊ±µÄusÊý.
void delay_us(u32 nus)
{       u32 ticks;u32 told,tnow,tcnt=0;u32 reload=SysTick->LOAD;   //LOADµÄÖµ           ticks=nus*fac_us;             //ÐèÒªµÄ½ÚÅÄÊý           tcnt=0;told=SysTick->VAL;         //¸Õ½øÈëÊ±µÄ¼ÆÊýÆ÷Öµwhile(1){tnow=SysTick->VAL; if(tnow!=told){        if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;//ÕâÀï×¢ÒâÒ»ÏÂSYSTICKÊÇÒ»¸öµÝ¼õµÄ¼ÆÊýÆ÷¾Í¿ÉÒÔÁË.else tcnt+=reload-tnow+told;       told=tnow;if(tcnt>=ticks)break;//Ê±¼ä³¬¹ý/µÈÓÚÒªÑÓ³ÙµÄÊ±¼ä,ÔòÍË³ö.}  };
}
//ÑÓÊ±nms
//nms:ÒªÑÓÊ±µÄmsÊý
void delay_ms(u16 nms)
{   if(OSRunning==TRUE)//Èç¹ûosÒÑ¾ÔÚÅÜÁË     {         if(nms>=fac_ms)//ÑÓÊ±µÄÊ±¼ä´óÓÚucosµÄ×îÉÙÊ±¼äÖÜÆÚ {OSTimeDly(nms/fac_ms);//ucosÑÓÊ±}nms%=fac_ms;             //ucosÒÑ¾ÎÞ·¨Ìá¹©ÕâÃ´Ð¡µÄÑÓÊ±ÁË,²ÉÓÃÆÕÍ¨·½Ê½ÑÓÊ±    }delay_us((u32)(nms*1000));    //ÆÕÍ¨·½Ê½ÑÓÊ±,´ËÊ±ucosÎÞ·¨Æô¶¯µ÷¶È.
}
#else//²»ÓÃucosÊ±
//ÑÓÊ±nus
//nusÎªÒªÑÓÊ±µÄusÊý.
void delay_us(u32 nus)
{       u32 temp;            SysTick->LOAD=nus*fac_us; //Ê±¼ä¼ÓÔØ            SysTick->VAL=0x00;        //Çå¿Õ¼ÆÊýÆ÷SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;          //¿ªÊ¼µ¹Êý  do{temp=SysTick->CTRL;}while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16)));//µÈ´ýÊ±¼äµ½´ï   SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;       //¹Ø±Õ¼ÆÊýÆ÷SysTick->VAL =0X00;       //Çå¿Õ¼ÆÊýÆ÷
}
//ÑÓÊ±nms
//×¢ÒânmsµÄ·¶Î§
//SysTick->LOADÎª24Î»¼Ä´æÆ÷,ËùÒÔ,×î´óÑÓÊ±Îª:
//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
//SYSCLKµ¥Î»ÎªHz,nmsµ¥Î»Îªms
//¶Ô72MÌõ¼þÏÂ,nms<=1864
void delay_ms(u16 nms)
{                 u32 temp;        SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;//Ê±¼ä¼ÓÔØ(SysTick->LOADÎª24bit)SysTick->VAL =0x00;           //Çå¿Õ¼ÆÊýÆ÷SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;          //¿ªÊ¼µ¹Êý  do{temp=SysTick->CTRL;}while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16)));//µÈ´ýÊ±¼äµ½´ï   SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;       //¹Ø±Õ¼ÆÊýÆ÷SysTick->VAL =0X00;       //Çå¿Õ¼ÆÊýÆ÷
}
#endif

delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H
#include "sys.h"
//   //STM32F103ºËÐÄ°åÀý³Ì
//¿âº¯Êý°æ±¾Àý³Ì
/********** mcudev.taobao.com ³öÆ·  ********///Ê¹ÓÃSysTickµÄÆÕÍ¨¼ÆÊýÄ£Ê½¶ÔÑÓ³Ù½øÐÐ¹ÜÀí
//°üÀ¨delay_us,delay_ms//
void delay_init(void);
void delay_ms(u16 nms);
void delay_us(u32 nus);#endif

sys.c

#include "sys.h"//STM32F103ºËÐÄ°åÀý³Ì
//¿âº¯Êý°æ±¾Àý³Ì
/********** mcudev.taobao.com ³öÆ·  ********///  //STM32¿ª·¢°å
//ÏµÍ³ÖÐ¶Ï·Ö×éÉèÖÃ»¯           //********************************************************************************
void NVIC_Configuration(void)
{NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //ÉèÖÃNVICÖÐ¶Ï·Ö×é2:2Î»ÇÀÕ¼ÓÅÏÈ¼¶£¬2Î»ÏìÓ¦ÓÅÏÈ¼¶}

sys.h

#ifndef __SYS_H
#define __SYS_H
#include "stm32f10x.h"
//   //STM32F103ºËÐÄ°åÀý³Ì
//¿âº¯Êý°æ±¾Àý³Ì
/********** mcudev.taobao.com ³öÆ·  ********///      //0,²»Ö§³Öucos
//1,Ö§³Öucos
#define SYSTEM_SUPPORT_UCOS     0       //¶¨ÒåÏµÍ³ÎÄ¼þ¼ÐÊÇ·ñÖ§³ÖUCOS//Î»´ø²Ù×÷,ÊµÏÖ51ÀàËÆµÄGPIO¿ØÖÆ¹¦ÄÜ
//¾ßÌåÊµÏÖË¼Ïë,²Î¿¼<<CM3È¨ÍþÖ¸ÄÏ>>µÚÎåÕÂ(87Ò³~92Ò³).
//IO¿Ú²Ù×÷ºê¶¨Òå
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
//IO¿ÚµØÖ·Ó³Éä
#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
#define GPIOB_ODR_Addr    (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define GPIOC_ODR_Addr    (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C
#define GPIOD_ODR_Addr    (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C
#define GPIOE_ODR_Addr    (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C
#define GPIOF_ODR_Addr    (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C
#define GPIOG_ODR_Addr    (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C    #define GPIOA_IDR_Addr    (GPIOA_BASE+8) //0x40010808
#define GPIOB_IDR_Addr    (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08
#define GPIOC_IDR_Addr    (GPIOC_BASE+8) //0x40011008
#define GPIOD_IDR_Addr    (GPIOD_BASE+8) //0x40011408
#define GPIOE_IDR_Addr    (GPIOE_BASE+8) //0x40011808
#define GPIOF_IDR_Addr    (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08
#define GPIOG_IDR_Addr    (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08 //IO¿Ú²Ù×÷,Ö»¶Ôµ¥Ò»µÄIO¿Ú!
//È·±£nµÄÖµÐ¡ÓÚ16!
#define PAout(n)   BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //Êä³ö
#define PAin(n)    BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //ÊäÈë #define PBout(n)   BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //Êä³ö
#define PBin(n)    BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //ÊäÈë #define PCout(n)   BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)  //Êä³ö
#define PCin(n)    BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n)  //ÊäÈë #define PDout(n)   BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n)  //Êä³ö
#define PDin(n)    BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n)  //ÊäÈë #define PEout(n)   BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n)  //Êä³ö
#define PEin(n)    BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n)  //ÊäÈë#define PFout(n)   BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n)  //Êä³ö
#define PFin(n)    BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n)  //ÊäÈë#define PGout(n)   BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n)  //Êä³ö
#define PGin(n)    BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n)  //ÊäÈëvoid NVIC_Configuration(void);#endif

然后把usart.c，bsp_i2c.c，delay.c，sys.c加到工程文件中，如下图。

实现效果

总结

本次实验中学会了一个经典接口IIC的使用方法，在实验中体会到，作为物联网工程师，学会阅读各种接口协议有多么重要。IIC是一种仅用两根线就能完成大部分数据传输功能的协议，但是若想提高通信速度，还是需要增加数据线数量。

stm32通过I2C接口实现温湿度（AHT20）的采集：https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111597278

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