嵌入式实时操作系统篇--I2C总线下PCF8574模块

前言

1.利用i2c协议驱动系统中的PCF8574模块进而控制蜂鸣器

一、i2c协议的简单描述

I2C设备连接I2C总线

SDA为数据线，SCL为时钟线，I2C由这两条线组成，其上连接由主机控制器和从设备。

起始位和停止位的条件

当SCL时钟线为高电平，SDA数据线由高变低时，为起始信号。SCL时钟线为高电平，SDA数据线由低变高时，为停止信号。

位传输

应答

二、硬件电路接口

1.I2C两条线的接口

2.PCF8574T原理图

3.蜂鸣器原理图

三、I2C协议的代码实现

#include "stm32f4xx_rcc.h"
#include "stm32f4xx_gpio.h"
#include "delay.h"//IIC_SDA:PH5
//IIC_SCL:PH4void iic_init(){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; //定义gpio初始化结构体 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOH, ENABLE); //查找手册能知道GPIOH连接在AHB1时钟线上，所以用这个函数对GPIOH使能GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;  //端口模式为输出模式GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD; //端口输出类型为开漏模式GPIO_InitStruct.GPIO_Pin      =  GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5; //选择PH4 和 PH5 端口GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd      =  GPIO_PuPd_UP;           //若外部有上拉，则可配置为无上下拉GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; //标准速度仅100KGPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);  ////3. 初始状态：空闲状态GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                                  //拉高SDA GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                                 //拉高SCLdelay_us(5);                                                                     //这里采用软件延时
}
//起始条件:在SCL高电平期间，SDA从高到低跳变
void iic_start(){GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                                    //拉高SDA  此函数为设置高电平函数 第一个参数为具体GPIO 第二个是哪个端口设置为高电平GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                                 //拉高SCLdelay_us(5);                                    ///这里采用软件延时GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                 //SDA从高到低跳变 此函数为设置低电平函数，参数和上述一样GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                             //每次操作完拉低SCL，继续占用总线delay_us(5);
}//停止条件：在SCL高电平期间，SDA从低到高跳变
void iic_stop(){GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                               //SDA为低GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                                  //SCL为高delay_us(5); GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                                 //SDA由低到高跳变delay_us(5);
}
//数据发送：低电平发数据，以字节为单位，先传高位
void iic_sendByte(u8 dat)
{u8 i = 0;for(i=0;i<8;i++){GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                     //拉低时钟，低电平发数据delay_us(5);if(dat & 0x80)GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                       //发数据位1elseGPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                    //发数据位0delay_us(5);GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                          //拉高SCL，从机读取数据delay_us(5);dat <<= 1;                                                                  //移掉高位，准备发次高位}GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                          //每次操作完拉低SCL，继续占用总线delay_us(5);
}//接收数据：在SCL高电平期间读取数据
u8 iic_recvByte()
{u8 i = 0;u8 temp = 0;            //用于保存接收的数据for(i=0;i<8;i++){GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                         //主机拉低SCL，让从机发数据过来GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                                //主机读数据前，先切断输出通道，切换为输入模式delay_us(5);  GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                             //拉高SCL,准备接收数据delay_us(5);  if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOH, GPIO_Pin_5) == Bit_SET)temp |= 1<<(7-i);                                                       //接收数据位delay_us(5); }GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                          //每次操作完拉低SCL，继续占用总线delay_us(5);  return temp;
}//主机向从机发送应答信号
void iic_ackToSlave()
{GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                          //拉低SCL，发应答信号delay_us(5);    GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                           //拉低SDA，发应答delay_us(5);  GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                             //拉高SCL，使从机接收应答delay_us(5);GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                         //每次操作完拉低SCL，继续占用总线delay_us(5);
}//主机向从机发送非应答信号
void iic_noAckToSlave()
{GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                          //拉低SCL，发应答信号delay_us(5);    GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                             //拉高SDA，发非应答delay_us(5); GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                             //拉高SCL，使从机接收应答delay_us(5);GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                         //每次操作完拉低SCL，继续占用总线delay_us(5);
}//从机向主机发应答，主机读取SDA，判断应答状态
u8 iic_checkAck()
{u8 ack = 0;GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                          //拉低SCL，使从机发应答信号GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_5);                              //主机读数据前，先切断输出通道，切换为输入模式delay_us(5);GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                               //拉高SCL，准备接收应答delay_us(5);if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOH, GPIO_Pin_5) == Bit_SET)                  //从机向主机发非应答信号ack = 1;else if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOH, GPIO_Pin_5) == Bit_RESET)  //从机向主机发应答信号ack = 0;delay_us(5);GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_4);                          //每次操作完拉低SCL，继续占用总线delay_us(5);return ack;
}

四、PCF8574代码实现

#include "iic.h"
#include "stm32f4xx_rcc.h"
#include "stm32f4xx_gpio.h"
#include "pcf8574.h"void pcf8574_init()
{iic_init();
}
void pcf8574_writePort(u8 dat,u8 *err)
{u8 ack =0;iic_start();//主机启动总线iic_sendByte(PCF8574_ADD<<1);  //发写数据地址 （rw=0）  查手册能知道从设备PCF8574的地址是0x20 //#define PCF8574_ADD         0x20ack = iic_checkAck();//从机向主机发应答，主机读取SDA，判断应答状态if(ack!=0)  //寻址出错{   iic_stop(); //停止总线*err=1; //寻址出错，保存错误值return;  //结束程序}iic_sendByte(dat);                //发数据ack = iic_checkAck(); //if(ack !=0){ //从机不接受数据，写数据出错iic_stop();                                       *err = 2;                                          return;     }iic_stop();                    //正常停止总线*err = 0;return;
}
//主机读取pcf8574端口状态
u8 pcf8574_readPort(u8 *err){u8 ack =0;u8 temp = 0;iic_start();  //主机启动总线iic_sendByte(PCF8574_ADD<<1); //发写数据的地址ack = iic_checkAck(); //从机应答if(ack != 0)              //寻址出错{iic_stop();              //停止总线*err = 1;                //寻址出错，保存错误值return;              //结束程序}temp = temp = iic_recvByte();          //读取数据iic_noAckToSlave();               //主机回应不应答信号，不继续读取数据iic_stop();                   //停止总线*err = 0;                    //无错误return temp;               //返回读取的结果
}

五、蜂鸣器代码实现

由PCF8574T原理图可知道蜂鸣器接口连在P0口


#include "pcf8574.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include <stdio.h>//初始化蜂鸣器，上电时不响
//蜂鸣器接口：接PCF8574的P0，低电平响
void beep_init()
{u8 temp = 0;u8 err = 0;pcf8574_init();temp = pcf8674_readPort(&err);if(err == 0){temp |= 0x01;  //I/O端口从p0-p7 p0置1 蜂鸣器不响 所以进行或运算pcf8574_writePort(temp,&err); //得到的temp 写入pcf8574模块来驱动蜂鸣器if(err == 0)printf("beep init ok!\r\n");}elseprintf("beep init error!\r\n");
}//蜂鸣器发声
void beep_on()
{u8 err = 0;u8 temp = 0;temp = pcf8674_readPort(&err); if(err == 0){temp &= 0xfe;  //p0置0pcf8574_writePort(temp,&err);  //写入数据if(err != 0)printf("pcf8574 write error!\r\n");}else printf("pcf8574 status read error!\r\n");
}//蜂鸣器停止发声
void beep_off()
{u8 err = 0;u8 temp = 0;temp = pcf8674_readPort(&err);if(err == 0){temp |= 0x01;pcf8574_writePort(temp,&err);if(err != 0)printf("pcf8574 write error!\r\n");}else printf("pcf8574 status read error!\r\n");
}

总结

本章是小白的第一篇博客，主要表述了I2C总线是怎么驱动PCF8574模块下的蜂鸣器和简单的代码实现。有表述错误的地方请见谅！

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