常用串行通信

Posted 2020-09-23 HongYi_Liang

串行通信的速度较并行低，但是非常节省端口资源，所以是底层经常接触到的通信方式。

一、串口通信

 

二、I2C通信

以MPU6050惯性传感器为例，编写模拟I2C的主机程序

2.1编写分段函数

2.1.1发起开始命令（Start condition）

　　I2C总线平常处于空闲状态，SDA和SCL均为高电平。发起开始命令的做法是，SDA从高到低跳变，I2C总线从空闲->忙　　

　　void IIC_WriteStartCondition(void)

　　{

　　　　IIC1_SDA_HIGH;

　　　　IIC1_SCK_HIGH; //如图开始的时候两个数据都处于高电平

　　　　IIC_Delay(2); //延时一段时间后

　　　　IIC1_SDA_LOW; //SDA先与SCL拉低，即为起始条件

　　　　IIC_Delay(2);     //延时一段时间后

　　　　IIC1_SCK_LOW; //SCL拉低，并开始第一针数据（ADDRESS）的收发，也是起始条件结束

　　　　IIC_Delay(1); //延时半个周期为下一个函数作准备

　　}

2.1.2数据传输函数

　　数据传输中，SDA电平改变只能发生在SCL为低的期间，根据时序图，可以知道在发送起始条件后需要发送从机地址和写位，表示对总线上相应的从机进行写操作：

　　void I2C_WriteByteDataToSlave(uint8_t data)

　　{

　　　　IIC1_SCK_LOW； //再次拉低数据线，可以忽略

　　　　for(i=0;i<8;i++) //发送一个字节（8位数据）

　　　　{

　　　　　　(data & 0x80) ? IIC1_SDA_HIGH : IIC1_SDA_LOW;//判断数据最高位是否为1，若是拉高数据线，否则拉低数据线，表示传输字节1/0

　　　　　　data <<= 1; 把数据左移1位，把刚刚发送完的数据剔除

　　　　　　IIC1_SCK_HIGH;//拉高时钟线表示1个位传输结束

　　　　　　IIC_Delay(1);   //延时半个周期

　　　　　　IIC1_SCK_LOW; //把SCL拉到低电平准备发送下一位数据

　　　　　　IIC_Delay(1);

　　　　}

　　}

2.1.3 等待应答

　　I2C发送第一帧数据完毕后，需要等待从机返回应答以确保它收到了信息。等待应答的时候主机释放SDA线，从机接管SDA并保证其低电平直到下一个SCL高电平结束，编程上这里使第9个SCL信号拉高后，一直读取SDA信号直到出现低电平才跳出，最后主机拉低SCL，拉高SDA

　　Uint8_t IIC_WaitSlaveAsck(void)

　　{

　　　　uint8_t tim = 0;

　　　　IIC1_SCK_HIGH;   //拉高SCL线

　　　　while(IIC1_SDA_DATA) //当数据线为高电平

　　　　{

　　　　　　tim++;

　　　　　　Delay(1);

　　　　　　if(tim > 50) //设计一个倒计时，超过50ms则认为从机无应答，I2c出错,返回1

   　　　　     {

     　　　　       tim=0;

      　　　　      I2CERR++;

　　　　　　　　return 1;

    　　　　    }

　　　　}

　　　　IIC_Delay(1);

　　　　IIC1_SCK_LOW;

　　　　IIC1_SDA_HIGH;

　　　　IIC_Delay(1);

　　　　return 0; //返回0

　　}

2.1.4发起停止（Stop condition）

　　停止信号后释放I2C总线，总线返回空闲状态，操作是当SCL在高电平时，SDA发生从第到高的跳变

　　

　　void IIC_StopCondition(void)

　　{

　　　　IIC1_SDA_LOW;//先让SDA处于低电平

　　　　IIC1_SCK_HIGH;//拉高SCL线

　　　　IIC_Delay(2);//延时

　　　　IIC1_SDA_HIGH;//SDA发生从低到高的跳变

　　　　IIC_Delay(2);//延时一段时间等待通信结束

　　}

2.1.5数据接收

　　当我们进行MPU6050的读取操作时，需要接收来自MPU6050的数据，具体操作为如2.1.1发起Start  然后发送地址及读取位，之后产生SCL时钟信号，并释放SDA线由MPU6050接管，在SCL高电平接收数据　　

　　uint8_t IIC_ReadByteDataFromSlave(void)

　　{

　　　　uint8_t i,data=0; 

　　　　for(i=0;i<8;i++)

　　　　{

　　　　　　IIC1_SCK_HIGH; //拉高时钟线

　　　　　　IIC_Delay(1); //延时一个周期

　　　　　　data <<= 1; //把数据左移一位

　　　　　　data |= IIC1_SDA_DATA; //把新来的数据加在位

　　　　　　IIC1_SCK_LOW; //拉低时钟线

　　　　　　IIC_Delay(1); //延时

　　　　}

　　　　return data; //返回接收到的数据

　　}

2.1.6主机应答

　　在接收到MPU6050的数据时，需要作出应答（连读模式时）来告诉MPU6050继续发送下一帧数据，或者不作出应答直接发出Stop condition表示通信结束

　　void IIC_MastAsckToSlave(void)

　　{

　　　　IIC1_SCK_LOW;

　　　　IIC1_SDA_LOW;

　　　　// IIC_Delay(1);

　　　　IIC1_SCK_HIGH;

　　　　IIC_Delay(1);

　　　　IIC1_SCK_LOW;

　　　　IIC1_SDA_HIGH;

　　　　IIC_Delay(1);

　　}

 

　　void IIC_MastNoteAsckToSlave(void)

　　{

　　　　IIC1_SCK_LOW;

　　　　IIC1_SDA_HIGH;

　　　　// IIC_Delay(1);

　　　　IIC1_SCK_HIGH;

　　　　IIC_Delay(1);

　　　　IIC1_SCK_LOW;

　　　　IIC_Delay(1);

　　}

2.2编写整段读取

2.2.1 单字节写：

本段函数中分为8个部分，分别是：产生起始信号、写入从机地址+写位、等待应答、写入寄存器地址、等待应答、写入数据、等待应答、产生停止信号。根据已写成的函数进行组合

 

void MPU6050_SingleByteWrite_Soft( I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t RegisterAddress, uint8_t Data ) 

{

　　IIC_WriteStartCondition();      //1 

　　IIC_WriteByteDataToSlave(MPU6050_I2C_ADDRESS);//2 

　　IIC_WaitSlaveAsck();    //3 

　　IIC_WriteByteDataToSlave(RegisterAddress);        //4 

　　IIC_WaitSlaveAsck();    //5 

　　IIC_WriteByteDataToSlave(Data);    //6 

　　IIC_WaitSlaveAsck();    //7

　　IIC_StopCondition();    //8 

}

2.2.2爆发写（连续写）

关键在于发送寄存器地址以后可以一直只发送数据进行写入，所以利用循环体。

 

void MPU6050_BurstWrite_Soft( I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t RegisterAddress, uint8_t* DataPointer, uint8_t DataLength )

 

{

　　u8 i; 

　　IIC_WriteStartCondition(); 

　　IIC_WriteByteDataToSlave(MPU6050_I2C_ADDRESS); 

　　IIC_WaitSlaveAsck(); 

　　IIC_WriteByteDataToSlave(RegisterAddress); 

　　IIC_WaitSlaveAsck();

　　for(i=0;i<DataLength;i++) 

　　{

　　　　IIC_WriteByteDataToSlave(*(DataPointer+i));

　　　　IIC_WaitSlaveAsck();        

　　} 

　　IIC_StopCondition();     

}

2.2.3单字节写

本函数分为11段：分别是 起始条件、从机地址加写、等待应答、寄存器地址、等待从机应答、再次发送起始条件、从机地址加读、等待应答、读取数据、不应答，停止条件

 

uint8_t MPU6050_SingleByteRead_Soft( I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t RegisterAddress )

{

　　uint8_t Data;

　　IIC_WriteStartCondition();

　　IIC_WriteByteDataToSlave(MPU6050_I2C_ADDRESS);

　　IIC_WaitSlaveAsck(); 

　　IIC_WriteByteDataToSlave(RegisterAddress); 

　　IIC_WaitSlaveAsck();

　　IIC_WriteStartCondition();

　　IIC_WriteByteDataToSlave(MPU6050_I2C_ADDRESS+1); 

　　IIC_WaitSlaveAsck(); 

　　Data = IIC_ReadByteDataFromSlave(); 

　　MastNoteAsckToSlave();

　　IIC_StopCondition();

　　return Data; 

}

2.2.4爆发式读（连读）

同理爆发写

void MPU6050_BurstRead_Soft( I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t RegisterAddress, uint8_t* DataPointer, uint8_t DataLength )

{

　　uint8_t i;

　　IIC_WriteStartCondition();

　　IIC_WriteByteDataToSlave(MPU6050_I2C_ADDRESS);

　　IIC_WaitSlaveAsck();

　　IIC_WriteByteDataToSlave(RegisterAddress);

　　IIC_WaitSlaveAsck();

　　IIC_WriteStartCondition();

　　IIC_WriteByteDataToSlave(MPU6050_I2C_ADDRESS+1);

　　IIC_WaitSlaveAsck();

　　for(i=0;i<DataLength-1;i++)

　　{

　　　　 * (DataPointer+i)=IIC_ReadByteDataFromSlave();

　　　　MastAsckToSlave();

    }

　　* (DataPointer+i)=IIC_ReadByteDataFromSlave();

　　MastNoteAsckToSlave();

　　IIC_StopCondition();

} 

 

 

三、SPI通信