SCD_SCD/SCDV3/applications/peri/iic/iic.c

/*
 * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2023-04-10     19813       the first version
 */

// 参考链接https://blog.csdn.net/zhai17863966493/article/details/116565365

/*********************↓           define           ↓************************/
#define IIC2_SCL_Pin GPIO_PIN_9   //适配传感器小板
#define IIC2_SCL_Port GPIOC

#define IIC2_SDA_Pin GPIO_PIN_8
#define IIC2_SDA_Port GPIOC
/*********************↑           define           ↑************************/
/**
 *
 *
 *
 *
 * */
/*********************↓           include           ↓************************/

#include "iic.h"
#include "drv_common.h"
#include "proc_iic.h"

/*********************↑           include           ↑************************/
/**
 *
 *
 *
 *
 * */
/*********************↓           extern           ↓************************/

/*********************↑           extern           ↑************************/
/**
 *
 *
 *
 *
 * */
/********************↓           declaration          ↓***********************/

/********************↑           declaration          ↑***********************/
/**
 *
 *
 *
 *
 * */
/*********************↓        global variables      ↓************************/

static IIC_Info IICList[3] =
    {
        {IIC2_SCL_Port, IIC2_SCL_Pin, IIC2_SDA_Pin, 4, 4, TEM_HUM_ADDR}            //IIC1  温湿度
    };         //IIC3  气压


/*********************↑        global variables      ↑************************/
/**
 *
 *
 *
 *
 * */

/**
 * @brief 初始化接口
 *
 * @param i 编号
 */
void IIC_Init(IICDef i)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOC时钟
    __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOD时钟

    GPIO_Initure.Pin = IICList[i].SCL_pin | IICList[i].SDA_pin;
    GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(IICList[i].port, &GPIO_Initure);

    // rt_kprintf("Init %X %X\n", IICList[i].SCL_pin, IICList[i].SDA_pin);

    IIC_Stop(i); // 先给停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式
}

/**
 * @brief SDA输出状态
 *
 * @param i  IIC编号
 */
void IIC_SDA_OUT(IICDef i)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    /*Configure GPIO pin : PtPin */
    GPIO_InitStruct.Pin = IICList[i].SDA_pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(IICList[i].port, &GPIO_InitStruct);
}

/**
 * @brief SDA输入状态
 *
 * @param i  IIC编号
 */
void IIC_SDA_IN(IICDef i)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    /*Configure GPIO pin : PtPin */
    GPIO_InitStruct.Pin = IICList[i].SDA_pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(IICList[i].port, &GPIO_InitStruct);
}

/**
 * @brief SDA拉高
 *
 * @param i 编号
 */
void IIC_SDA_H(IICDef i)
{
    HAL_GPIO_WritePin(IICList[i].port, IICList[i].SDA_pin, GPIO_PIN_SET);
}
/**
 * @brief SDA拉低
 *
 * @param i 编号
 */
void IIC_SDA_L(IICDef i)
{
    HAL_GPIO_WritePin(IICList[i].port, IICList[i].SDA_pin, GPIO_PIN_RESET);
}
/**
 * @brief SCL拉高
 *
 * @param i 编号
 */
void IIC_SCL_H(IICDef i)
{
    HAL_GPIO_WritePin(IICList[i].port, IICList[i].SCL_pin, GPIO_PIN_SET);
}
/**
 * @brief SCL拉低
 *
 * @param i 编号
 */
void IIC_SCL_L(IICDef i)
{
    HAL_GPIO_WritePin(IICList[i].port, IICList[i].SCL_pin, GPIO_PIN_RESET);
}

/**
 * @brief 发送起始信号
 *
 */
void IIC_Start(IICDef i)
{
    IIC_SDA_OUT(i); // SDA切换至输出模式

    IIC_SCL_H(i); // SCL置高
    IIC_SDA_H(i); // SDA置高

    rt_hw_us_delay(IICList[i].SCL_us); // us延时

    IIC_SDA_L(i);                          // SDA置低
    rt_hw_us_delay(IICList[i].SDA_us + 1); // us延时

    IIC_SCL_L(i); // SCL置低
}

/**
 * @brief 发送停止信号
 *
 */
void IIC_Stop(IICDef i)
{

    IIC_SDA_OUT(i);
    IIC_SCL_L(i); // SCL置低
    IIC_SDA_L(i); // SDA置低

    IIC_SCL_H(i); // SCL置高
    rt_hw_us_delay(IICList[i].SDA_us);

    IIC_SDA_H(i); // SDA置高
    rt_hw_us_delay(IICList[i].SDA_us);
}

/**
 * @brief IIC发送一个字节
 *
 * @param i IIC编号
 * @param data data为要发送的数据
 */
void IIC_WriteByte(IICDef i, uint8_t data)
{
    IIC_SDA_OUT(i); // SDA设置为输出模式

    IIC_SCL_L(i); // SCL置低

    for (uint8_t a = 0; a < 8; a++) // 循环发送，每次循环发送1bit，循环8次就是1Byte
    {
        if (data & 0x80)  // 如果Data的第八位是高电平
            IIC_SDA_H(i); // SDA置高
        else
            IIC_SDA_L(i);  // SDA置低
        data <<= 1;        // data左移一位
        rt_hw_us_delay(2); // 延时

        IIC_SCL_H(i);      // SCL置高
        rt_hw_us_delay(2); // 延时

        IIC_SCL_L(i);      // SCL置低
        rt_hw_us_delay(2); // 延时
    }
}

/**
 * @brief 获取SDA电平状态
 *
 * @param i 编号
 * @return GPIO_PinState 电平
 */
GPIO_PinState IIC_Read_SDA(IICDef i)
{
    return HAL_GPIO_ReadPin(IICList[i].port, IICList[i].SDA_pin);
}

/**
 * @brief 确认IIC应答
 *
 * @param i 编号
 * @return uint8_t 返回值 0-成功 1-失败
 */
uint8_t IIC_Wait_Ask(IICDef i)
{
    uint8_t count = 0;

    IIC_SDA_IN(i);

    IIC_SDA_H(i);      // SDA置高
    rt_hw_us_delay(1); // 延时

    IIC_SCL_H(i);      // SCL置低
    rt_hw_us_delay(1); // 延时

    while (IIC_Read_SDA(i)) // 如果SDA为低电平
    {
        count++;        // 开始计数
        if (count > 30) // 计数超过250，则认为数据发送失败，从机无响应
        {
            IIC_Stop(i); // 发出停止信号
            return 1;
        }
    }
    IIC_SCL_L(i); // 如果SDA为高电平，则认为收到应答，SCL置低
    rt_hw_us_delay(1);
    return 0; // 函数返回0
}

/**
 * @brief 产生ACK应答
 *
 * @param i
 */
void IIC_Ack(IICDef i)
{
    IIC_SCL_L(i);   // SCL置低
    IIC_SDA_OUT(i); // SDA设置为输出模式

    IIC_SDA_L(i);      // SDA置低
    rt_hw_us_delay(2); // 延时

    IIC_SCL_H(i);      // SCL置高
    rt_hw_us_delay(5); // 延时

    IIC_SCL_L(i); // SCL置低
}

/**
 * @brief 不产生ACK应答
 *
 * @param i
 */
void IIC_NAck(IICDef i)
{
    IIC_SCL_L(i);   // SCL置低
    IIC_SDA_OUT(i); // SDA设置为输出模式

    IIC_SDA_H(i);      // SDA置高
    rt_hw_us_delay(2); // 延时

    IIC_SCL_H(i);      // SCL置高
    rt_hw_us_delay(2); // 延时

    IIC_SCL_L(i); // SCL置低
}

/**
 * @brief IIC读取一个字节   结尾nck
 *
 * @param i 编号
 * @return uint8_t 返回值
 */
uint8_t IIC_ReadByte(IICDef i)
{
    uint8_t a, recv = 0;
    IIC_SDA_IN(i); // SDA设置为输入
    for (a = 0; a < 8; a++)
    {
        IIC_SCL_L(i);                      // SCL置低
        rt_hw_us_delay(IICList[i].SCL_us); // 延时

        IIC_SCL_H(i); // SCL置高

        recv <<= 1;

        if (IIC_Read_SDA(i))
            recv++;
        rt_hw_us_delay(IICList[i].SDA_us);
    }
    // if (IICList[i].Ack)
    //     IIC_Ack(i); // 发送nACK
    // else
    IIC_NAck(i); // 发送ACK
    return recv;
}

/**
 * @brief IIC连续字节 结尾ack
 *
 * @param i 编号
 * @return uint8_t 返回值
 */
uint8_t IIC_MultipleReadByte(IICDef i)
{
    uint8_t a, recv = 0;
    IIC_SDA_IN(i); // SDA设置为输入
    for (a = 0; a < 8; a++)
    {
        IIC_SCL_L(i);                      // SCL置低
        rt_hw_us_delay(IICList[i].SCL_us); // 延时

        IIC_SCL_H(i); // SCL置高

        recv <<= 1;

        if (IIC_Read_SDA(i))
            recv++;
        rt_hw_us_delay(IICList[i].SDA_us);
    }
    // if (IICList[i].Ack)
    IIC_Ack(i); // 发送nACK
    // // else
    //     IIC_NAck(i); // 发送ACK
    return recv;
}

/**
 * @brief 从指定地址读出一个数据
 *
 * @param i 编号
 * @param addr 要读取的地址
 * @return uint8_t 读取到的数据
 */
uint8_t IIC_DevReadByte(IICDef i, uint8_t addr)
{
    uint8_t temp = 0;
    IIC_Start(i);
    IIC_WriteByte(i, IICList[i].Devaddr); // 发送器件写命令(末位为0)
    IIC_Wait_Ask(i);
    IIC_WriteByte(i, addr); // 要读取的地址
    IIC_Wait_Ask(i);

    IIC_Start(i);
    IIC_WriteByte(i, IICList[i].Devaddr | 1); // 发送器件读命令(末位为1)
    IIC_Wait_Ask(i);
    temp = IIC_ReadByte(i);
    IIC_Stop(i); // 产生一个停止条件
    rt_thread_mdelay(1);
    return temp;
}

/**
 * @brief IIC 读buf
 *
 * @param i 编号
 * @param addr 地址
 * @param len 长度
 * @param rbuf 缓存
 */
void IIC_DevReadBuf(IICDef i, uint8_t addr, uint8_t *rbuf, uint8_t len)
{

    // rt_kprintf("IIC_DevReadBuf addr %X cnt %d \n",addr , len);

    IIC_Start(i);
    IIC_WriteByte(i, IICList[i].Devaddr);
    IIC_Wait_Ask(i);
    IIC_WriteByte(i, addr);
    IIC_Wait_Ask(i);

    IIC_Start(i);
    IIC_WriteByte(i, IICList[i].Devaddr | 1);
    IIC_Wait_Ask(i);
    for (uint8_t a = 0; a < len; a++)
    {
        if (a != (len - 1))
        {
            rbuf[a] = IIC_MultipleReadByte(i);
        }
        else
        {
            rbuf[a] = IIC_ReadByte(i);
        }
    }
    IIC_Stop(i);
}

/**
 * @brief 从指定地址写入一个字节
 *
 * @param i 编号
 * @param addr 地址
 * @param data 数据
 */
void IIC_DevWriteByte(IICDef i, uint8_t addr, uint8_t data)
{
    IIC_Start(i);
    IIC_WriteByte(i, IICList[i].Devaddr); // 写入从机地址
    if (IIC_Wait_Ask(i))
        return;

    IIC_WriteByte(i, addr); // 发送低地址
    if (IIC_Wait_Ask(i))
        return;

    IIC_WriteByte(i, data); // 发送字节
    if (IIC_Wait_Ask(i))
        return;

    IIC_Stop(i); // 产生一个停止条件
    rt_thread_mdelay(1);
}

/**
 * @brief IIC 写buf
 *
 * @param i 编号
 * @param addr 地址
 * @param len 长度
 * @param wbuf 缓存
 */
void IIC_DevWriteBuf(IICDef i, uint8_t addr, uint8_t *wbuf, uint8_t len)
{
    while (len--)
    {
        IIC_DevWriteByte(i, addr, *wbuf);
        addr++;
        wbuf++;
    }
}

/**
 * @brief 扫描IIC设备地址
 *
 * @param i IIC接口
 * @return uint8_t 扫描结果 0为失败
 */
uint8_t IIC_FindAddr(IICDef i)
{

    unsigned char testaddr = 0;
    for (uint8_t a = 1; a <= 128; a++)
    {
        testaddr = a * 2;

        IIC_Start(i);
        IIC_WriteByte(i, testaddr);
        if (IIC_Wait_Ask(i) == 0)
        {
            rt_hw_us_delay(10);
            // rt_kprintf("IIC%d FindAddr --> 0x%X\n", i+1 , testaddr);
            return testaddr;
        }
    }
    rt_kprintf("IIC no addr find \n");
    return 0;
}

/**
 * @brief 指定起始地址进行确认
 *
 * @param i IIC接口
 * @return uint8_t 扫描结果 0为失败
 */
uint8_t IIC_TestAddr(IICDef i, uint8_t addr)
{
    unsigned char testaddr = 0;
    uint8_t target_addr = 0;

    if (addr >= 2)
    {
        target_addr = (addr / 2 - 2);
    }

    for (uint8_t a = target_addr; a <= 128; a++)
    {
        testaddr = a * 2;

        IIC_Start(i);
        IIC_WriteByte(i, testaddr);
        if (IIC_Wait_Ask(i) == 0)
        {
            rt_hw_us_delay(10);
            // rt_kprintf("IIC%d FindAddr --> 0x%X\n", i+1 , testaddr);
            return testaddr;
        }
    }
    // rt_kprintf("IIC no addr find \n");
    return 0;
}

/**
 * @brief 确认从机是否在线
 *
 * @param i 编号
 * @return uint8_t 0成功 1失败
 */
uint8_t IIC_AddrCheck(IICDef i, uint8_t *readaddr)
{

    uint8_t a = IIC_TestAddr(i, IICList[i].Devaddr);

    if (a == IICList[i].Devaddr)
    {
        return 0;
    }
    *readaddr = a;
    return 1;
}