一些前置知识

IIC的基本原理

IIC串行总线有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。两条线都接上拉电阻，以确保总线空闲时刻为高电平，其中时钟信号是由主控器件产生。IIC总线支持多设备连接，允许多主机存在，对于并联在一条总线上的每个IIC设备都有唯一的地址**（即靠地址来区分每一个IIC设备）。**

IIC

起始信号

当时钟线（SCL）为高平时，数据线（SDA）从高电平跳变到低电平。

终止信号

当时钟线（SCL）为高平时，数据线（SDA）从低电平跳变到高电平。

应答信号

主机每发送一个字节（8个bit），就在第9个时钟脉冲期间释放数据线（SDA），由从机反馈一个应答信号。

  • 应答信号**（SDA）为低电平**时，规定为有效应答位（ACK，简称应答位），表示从机成功地接收了该字节。

  • 应答信号**（SDA）为高电平**时，规定为非应答位（NACK），一般表示从机接收该字节没有成功。

IIC的三种模式

类似串口，iic同时也有相应的三种通信模式。

轮询模式

从上至下一次为速度模式（标准100000，快速400000），其余一般不动。

轮询模式

主要用到的HAL库代码

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HAL_I2C_Master_Receive(&hic1,AHT20_ADDRESS,&readBUffer,3,HAL_MAX_DELAY);  
//接收函数，第一个是iic的地址指针，第二个是获取数据的地址，第三个为接收的数组地址，第四个是接收数据的长度，第五个是最长等待时间

HAL_I2C_Master_Transmit(&hic1,AHT20_ADDRESS,&sendBUffer,3,HAL_MAX_DELAY);  
//接收函数，第一个是iic的地址指针，第二个是将发送数据的地址，第三个为发送的数组地址，第四个是发送数据的长度，第五个是最长等待时间

实践一：AHT20的读取串口发送

首先，移植相应的AHT20驱动，

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  ...
  AHT20_Init();//初始化AHT20
  float temperature = 0.0, humidity = 0.0;
  char message[50];//定义相关的变量、数组名称

  ...
while (1) {
    AHT20_Measure();//读取AHT20
    temperature = AHT20_Tempurature();
    humidity = AHT20_Humidity();
    sprintf(message, "Temperature: %.2f, Humidity: %.2f%%\r\n", temperature, humidity);
    //拼接字符串
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);
    HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

中断模式

状态机的概念

在实际对一个模块的操作中，我们需要将其完成的工作模块化，这样方便我们对于它运行的状态进行判定。

状态机

中断模式代码

开启中断模式

中断模式

所用到的HAL库函数

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__weak void HAL_I2C_MasterRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c){
//接收完成中断
}

__weak void HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c){
//发送完成中断
}

HAL_I2C_Master_Receive_IT(&hic1,AHT20_ADDRESS,&readBUffer,3,HAL_MAX_DELAY);  
//接收函数，第一个是iic的地址指针，第二个是获取数据的地址，第三个为接收的数组地址，第四个是接收数据的长度，第五个是最长等待时间

HAL_I2C_Master_Transmit_IT(&hic1,AHT20_ADDRESS,&sendBUffer,3,HAL_MAX_DELAY);  
//接收函数，第一个是iic的地址指针，第二个是将发送数据的地址，第三个为发送的数组地址，第四个是发送数据的长度，第五个是最长等待时间

实践一：AHT20的读取串口发送

i2c.c

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/* USER CODE BEGIN 0 */

void HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c){
   if(hi2c == &hi2c1){
   aht20_State == 2;
}//发送信息完成中断

void HAL_I2C_MasterRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c){
   if(hi2c == &hi2c1){
   aht20_State == 4;
}//接收信息完成中断

/* USER CODE END 0 */

main.h

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/* USER CODE BEGIN EC */

extern uint8_t aht20_State;//提前变量，以便全局使用

/* USER CODE END EC */

main.c

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...
AHT20_Init();
float temperature = 0.0, humidity = 0.0;
char message[50];

/* USER CODE END 2 */

...

while (1) {

if(aht20_State == 0){
     AHT20_Measure();
     aht20_State == 1;
  }else if(aht20_State == 2){
     HAL_Delay(75);
     AHT20_Get();
     aht20_State == 3;
  }else if(aht20_State == 4){
    AHT20_Analysis(&temperature,&humidity);
    sprintf(message, "Temperature: %.2f, Humidity: %.2f%%\r\n", temperature, humidity);
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)message, strlen(message), HAL_Delay(1000);
    aht20_State == 0;
  }

  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */
}
...

DMA模式

开启DMA模式

DMA模式

所用到的HAL库函数

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__weak void HAL_I2C_MasterRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c){
//接收完成中断
}

__weak void HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c){
//发送完成中断
}

HAL_I2C_Master_Receive_DMA(&hic1,AHT20_ADDRESS,&readBUffer,3,HAL_MAX_DELAY);  
//接收函数，第一个是iic的地址指针，第二个是获取数据的地址，第三个为接收的数组地址，第四个是接收数据的长度，第五个是最长等待时间

HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(&hic1,AHT20_ADDRESS,&sendBUffer,3,HAL_MAX_DELAY);  
//接收函数，第一个是iic的地址指针，第二个是将发送数据的地址，第三个为发送的数组地址，第四个是发送数据的长度，第五个是最长等待时间

代码实践

实践一：结合OLED和AHT20制作简易温湿度计

main.c

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 /* USER CODE BEGIN Includes */
   #include "oled.h"
   #include "aht20.h"
   #include "stdio.h"
   #include "string.h"
 /* USER CODE END Includes */
 
 /* USER CODE BEGIN 2 */
     HAL_Delay(20);
     OLED_Init();
	 AHT20_Init();
     float temperature = 0.0, humidity = 0.0;
	 char message[50];//初始化相应的的变量和函数
 /* USER CODE END 2 */
 
while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
	 
	   AHT20_Measure();
		temperature=AHT20_Temperature();
		humidity=AHT20_Humidity();  
		
	    OLED_NewFrame();//准备新的图像
		
		OLED_DrawImage(15,0,&temperatureImgImg,OLED_COLOR_NORMAL);
		//画图，x，y,图像指针，字符颜色
		sprintf(message,"%.1f℃",temperature);//拼接字符串
		OLED_PrintString(45,15,message,&font16x16,OLED_COLOR_NORMAL);
		//打印字符串，x，y,字符串指针地址，字符颜色
		
		OLED_DrawImage(15,30,&humidityImgImg,OLED_COLOR_NORMAL);
		sprintf(message,"%.1f%%",humidity);
		OLED_PrintString(45,40,message,&font16x16,OLED_COLOR_NORMAL);
		
		OLED_ShowFrame();//展示图像

字体、图片需要用取模助手取模，放在font.c文件中，图片名称需要extern 提前变量在font.h中，以便全局调用。

一些参考资料

1.【STM32入门教程-2024】第12集 IIC通信与温湿度传感器AHT20(DHT20)_哔哩哔哩_bilibili

2.【STM32入门教程-2024】第13集 IIC的中断与DMA以及状态机编程_哔哩哔哩_bilibili

3.【STM32入门教程-2024】第14集 如何在OLED屏幕上挥毫_哔哩哔哩_bilibili

4.【STM32·番外】挑战5分钟制作温湿度计(A/DHT20+OLED)_哔哩哔哩_bilibili

5.STM32之IIC_stm32 iic-CSDN博客