【实验目的】

    掌握I2C协议的内容，了解I2C接口的特点。
    了解陀螺仪MMA8451的用途及数据采集过程。
    熟悉s5p6818处理器的I2C配置，完成通过I2C读取MMA8451三轴加速度传感器芯片和加速度的改变实现计步功能数据的实验。

实验平台：

FS_6818开发平台，Ubuntu，secureCRT。

【实验原理】

I2C (Inter－Integrated Circuit)协议是由Phiilps公司开发的，由于它具引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要如USART、CAN的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。

I2C总线协议：

I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

    开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
    结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
    应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。

I2C接口特性

    STM32的中等容量和大容量型号的芯片均有多达2个的I2C总线接口。
    能够工作于多主模式或从模式，分别为主接收器，主发送器，从接收器及从发。
    支持标准模式100Kbit/s和快速模式400Kbit/s，不支持高速模式。
    支持7位或10位寻址。
    内置了硬件CRC发生器/校验器。
    I2C的接收和发送都可以使用DMA操作。
    支持系统管理总线(SMBus)总线2.0版。

main.c

#include "led.h"
#include "pwm.h"
#include "delay.h"
#include "uart0.h"
#include "wdt.h"
#include "adc.h"
#include "key.h"
#include "adc_interrupt.h"
#include "iic.h"

int main()
{
	hal_led_init();
	hal_uart_init();
	hal_gpio_init();
	hal_gic_init();
	mma8451_init();
	
	Tri_String("iic Interrupt Test\n");
	while(1)
	{
		printf("Z value = %d\n", get_XYZ_value());
	}
	return 0;
}

iic.c

#include "iic.h"
void delay(void)
{
	int i = 1000;
	while(i--);
}
// IIC总线初始化的函数
void iic_init(void)
{
	// 设置GPIOD6和GPIOD7引脚为GPIO功能
	GPIOD.ALTFN0 &= (~(0x3 << 12));
	GPIOD.ALTFN0 &= (~(0x3 << 14));
	// 设置GPIOD6和GPIOD7引脚为输出功能 
	GPIOD.OUTENB |= (1 << 6);
	GPIOD.OUTENB |= (1 << 7);
	// 设置GPIOD6和GPIOD7引脚输出高电平 
	SCL_OUT_H;
	SDA_OUT_H;
	delay();
}
/*
 * 功能： 模拟IIC总线的开始信号
 * */
void iic_start(void)
{
	SET_SDA_OUT;  // SDA为输出功能 
	SCL_OUT_H;    // SCL线拉高
	SDA_OUT_H;    // SDA线拉高
	delay();
	SDA_OUT_L;    // SDA线拉低
	delay();
}
/*
 * 功能：模拟IIC总线的停止信号的时序
 * */
void iic_stop(void)
{
	SET_SDA_OUT;   // SDA为输出功能 
	SCL_OUT_L;     // SCL线拉低
	delay();
	SDA_OUT_L;     // SDA线拉低 
	delay();
	SCL_OUT_H;     // SCL线拉高 
	delay();
	SDA_OUT_H;     // SDA线拉高
	delay();
}

/*
 * 函数功能：主机向从机发送一个字节数据，主机接收应答或者非应答信号
 * 函数参数：
 * 		@ dat：发送的数据
 * 返回值：应答或非应答
 * 	1： 非应答信号
 * 	0 ： 应答信号
 * */
// 1帧数据
char iic_send_byte(char dat)
{
	char i;
	char ack;
	SET_SDA_OUT;  // SDA线为输出功能
	for (i = 0; i < 8; i++) {
		// 时钟在低电平期间，主机写数据到SDA总线上
		SCL_OUT_L;   // SCL拉低 
		delay();
		if(dat & 0x80)
			SDA_OUT_H;   //  写1 
		else
			SDA_OUT_L;   // 写0
		delay();
		// 时钟在高电平旗舰，从机从数据线上读数据 
		SCL_OUT_H;
		delay();   // 等待从机将数据读走
		delay();
		dat = dat << 1;
	}
	// 从机收到8位的数据之后需要产生一个应答信号
	// ，主机需要接收从机产生的应答信号
	SCL_OUT_L;  // SCL拉低 
	delay();   
	SDA_OUT_H;  // 主机释放SDA总线
	SET_SDA_IN;  //  数据线变换方向 
	delay();     //等待从写写应答信号到SDA线上
	SCL_OUT_H;   // SCL拉高 
	delay();
	if(READ_SDA)  // 主机接收应答信号
		ack = 1;
	else 
		ack = 0;
	SCL_OUT_L;
	delay();
	return  ack;
}

/*
 * 函数功能：从机向主机发送一个字节数据，主机发送应答或者非应答信号
 * 函数参数：
 * 		@ ack：应答或非应答
 *  	0 ： 应答信号
 *   	1 ： 非应答信号
 * 返回值：接收到的数据
 * */
char iic_rec_byte(char ack)
{
	char i;
	char dat;
	SET_SDA_IN;
	for(i = 0; i < 8; i++) {
		SCL_OUT_L;
		delay();   // 等待从机向SDA线上写数据
		delay();
		SCL_OUT_H;
		delay();
		dat = dat << 1;
		if(READ_SDA)
			dat |= 1;
		else
			dat |= 0;
		delay();
	}
	// 主机需要给从机发送一个应答信号或者非应答信号
	SET_SDA_OUT;
	SCL_OUT_L;
	delay();
	if (ack == 0)
		SDA_OUT_L;  // 应答信号 
	else
		SDA_OUT_H;  // 非应答信号 
	delay();
	SCL_OUT_H;
	delay();   // 等待从机接收应答信号
	delay();
	SCL_OUT_L;
	delay();
	return dat;
}

/*
 * 函数功能：主机向从机写一个字节的数据
 * 参数：
 * 	@ reg_addr : 从机内部寄存器的地址 
 * 	@ dat ： 向从机写入的数据
 * */

void mma8451_write_Register(unsigned char reg_addr, char dat)
{
	iic_start();
	iic_send_byte(SLAVE_ADDR << 1);
	iic_send_byte(reg_addr);
	iic_send_byte(dat);
	iic_stop();
}
/*
 * 函数功能：主机从从机中读取一个字节的数据
 * 函数参数：
 * 		@ reg_addr : 从机内部寄存器的地址 
 * 函数返回值：
 * 		@ dat ： 主机接收到从机的数据
 * */
char mma8451_read_register(unsigned char reg_addr)
{
	char dat;
	iic_start();
	iic_send_byte(SLAVE_ADDR << 1);
	iic_send_byte(reg_addr);
	iic_start();
	iic_send_byte((SLAVE_ADDR << 1) | 1);
	dat = iic_rec_byte(1);
	return dat;
}

void mma8451_init()
{
	iic_init();
	mma8451_write_Register(0x2A,0x1);
	mma8451_write_Register(0x2B,0x2);
}
short get_XYZ_value(void)
{
	char Z_H, Z_L;
	short Z, dat;
	Z_H = mma8451_read_register(0x5);
	Z_L = mma8451_read_register(0x6);
	Z = Z_H;
	Z = Z << 8 | Z_L;
	Z = Z >> 2;
	dat = Z * 2 * 9800 / 8192;
	return dat;
}

iic.h

#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
/*
 * 模拟IIC
 * 通过程序的方式模拟出IIC总线的时序和协议
 *
 * IIC控制器
 * IIC总线的时序和协议已经由IIC控制器实现，
 * IIC的程序只需要操作IIC控制器相关的寄存器即可。
 *
 * */
#include "s5p6818.h"
// 从机设备地址
#define  SLAVE_ADDR  0x1C

/*
 * GPIOD7  ---> SDA
 * GPIOD6  ---> SCL
 * */

// 设置IIC的GPIOD7引脚为输入和输出功能
#define  SET_SDA_OUT   GPIOD.OUTENB |= (1 << 7)
#define  SET_SDA_IN    GPIOD.OUTENB &= (~(1 << 7))

// 设置IIC的GPIOD7引脚输出高低电平
#define  SDA_OUT_H   GPIOD.OUT |= (1 << 7)
#define  SDA_OUT_L   GPIOD.OUT &= (~(1 << 7))

// 设置IIC的GPIOD6引脚输出高低电平
#define  SCL_OUT_H   GPIOD.OUT |= (1 << 6)
#define  SCL_OUT_L   GPIOD.OUT &= (~(1 << 6))

// 读取SDA总线上的数据
#define  READ_SDA    (GPIOD.PAD  & (1 << 7)) 

void delay(void);

void iic_init(void); 
/*
 * 功能： 模拟IIC总线的开始信号
 * */
void iic_start(void);
/*
 * 功能：模拟IIC总线的停止信号的时序
 * */
void iic_stop(void);

/*
 * 函数功能：主机向从机发送一个字节数据，主机接收应答或者非应答信号
 * 函数参数：
 * 		@ dat：发送的数据
 * 返回值：应答或非应答
 * 	-1 ： 非应答信号
 * 	1 ： 应答信号
 * */
// 1帧数据
char iic_send_byte(char dat);

/*
 * 函数功能：从机向主机发送一个字节数据，主机发送应答或者非应答信号
 * 函数参数：
 * 		@ ack：应答或非应答
 *  	0 ： 应答信号
 *   	1 ： 非应答信号
 * 返回值：接收到的数据
 * */
char iic_rec_byte(char ack);

/*
 * 函数功能：主机向从机写一个字节的数据
 * 参数：
 * 	@ reg_addr : 从机内部寄存器的地址 
 * 	@ dat ： 向从机写入的数据
 * */

void mma8451_write_Register(unsigned char reg_addr, char dat);

/*
 * 函数功能：主机从从机中读取一个字节的数据
 * 函数参数：
 * 		@ reg_addr : 从机内部寄存器的地址 
 * 函数返回值：
 * 		@ dat ： 主机接收到从机的数据
 * */
char mma8451_read_register(unsigned char reg_addr);

/*
 * 写连续的多个字节的数据
 * 读连续的多个字节的数据
 * */
void mma8451_init();
short get_XYZ_value(void);
#endif