ST官方的IIC实例解析（第一部分）

LM75A的管脚描述

其中，我们看原理图就知道A0~A2的值：

LM75A 在 I2C 总线的从地址的一部分由应用到器件地址管脚A2、A1 和 A0 的逻辑来定义。这 3 个地址管脚可以连接到GND（逻辑 0）或 Vcc（逻辑 1）。它们代表了器件7 位地址中的低 3 位。地址的高4 位由 LM75A内部的硬连线预先设置为“1001‟。

下面是LM75A的实际电路连接图，我们将A0~A2连接到GND，因此我们的LM75A的从设备地址应该是：

因此，其I2C从设备地址为 0x90。

滞后温度值与热关断温度

重要的寄存器

寄存器的访问地址

温度寄存器 Temp（地址 0x00）

温度寄存器是一个只读寄存器，包含2 个 8 位的数据字节，由一个高数据字节（MS）和一个低数据字节（LS）组成。这两个字节中只有 11 位用来存放分辨率为0.125℃的 Temp 数据（以二进制补码数据的形式），如表1 所示。对于 8 位的 I2C 总线来说，只要从 LM75A的“00地址”连续读两个字节即可（温度的高8 位在前）。

根据 11 位的 Temp 数据来计算Temp 值的方法：

1. 若 D10＝0，温度值（℃）＝＋Temp 数据）×0.125℃；

2. 若 D10＝1，温度值（℃）＝－Temp 数据的二进制补码）×0.125℃。

下表给出了一些Temp 数据和温度值的例子。

配置寄存器（地址0x01）

配置寄存器为 8 位可读写寄存器，其位功能分配如下表所示。

滞后寄存器 Thyst（0x02）

滞后寄存器是读/写寄存器，也称为设定点寄存器，提供了温度控制范围的下限温度。每次转换结束后，Temp 数据（取其高 9 位）将会与存放在该寄存器中的数据相比较，当环境温度低于此温度的时候，LM75A 将根据当前模式（比较、中断）控制 OS 引脚做出相应反应。

该寄存器都包含2 个 8 位的数据字节，但 2 个字节中，只有 9 位用来存储设定点数据（分辨率为0.5℃的二进制补码），其数据格式如下表所示，如果不设置则默认为75℃。

过温关断阈值寄存器Tos（0x03）

过温关断寄存器提供了温度控制范围的上限温度。每次转换结束后，Temp 数据（取其高9 位）将会与存放在该寄存器中的数据相比较，当环境温度高于此温度的时候，LM75A将根据当前模式（比较、中断）控制OS 引脚做出相应反应。其数据格式如表 4 所示，如果不设置则默认为80℃。

注：9位二进制位由“1位符号位与8位数字位组成”，而且二进制转换为10进制后，需要在进行除2，因为unsigned char与char都是8位的，但是unsigned char的取值范围是[0,255],而char的取值范围为[-127,128]。

LM75A 的 OS 输出与 LM75A工作模式

LM75A 利用内置的分辨率为0.125℃的带隙传感器来测量器件的温度，并将模数转换得到的11 位的二进制数的补码数据存放到器件Temp 寄存器中。Temp 寄存器的数据可随时被I2C 总线上的控制器读出。读温度数据并不会影响在读操作过程中执行的转换操作。

LM75A 可设置成工作在两种模式：“正常工作模式”或“中断模式”。

在正常工作模式中，每隔 100ms 执行一次温度-数字的转换，Temp 寄存器的内容在每次转换后更新。在关断模式中，器件变成空闲状态，数据转换禁止，Temp 寄存器保存着最后一次更新的结果；但是，在该模式下，器件的I2C 接口仍然有效，寄存器的读/写操作继续执行，也就是说此时虽然我们停止了LM75A的工作，但是LM75A还处于上电状态，因此LM75A中的数据还是存在的，其中保存的数据就是我们最近一次LM75A的工作状态与最近一次获取的数据。

从以上两段我们获得以下信息：

器件的工作模式通过配置寄存器的可编程位B0 来设定。当器件上电或从关断模式进入正

常工作模式时启动温度转换。另外，为了设置器件OS 输出的状态，在正常模式下的每次转换结束时，Temp 寄存器中的温度数据（或 Temp）会自动与 Tos 寄存器中的过热关断阈值数据（或Tos）以及 Thyst 寄存器中存放的滞后数据（或Thyst）相比较。

Tos 和 Thyst 寄存器都是可读/写的，两者都是针对一个9 位的二进制数进行操作。为了与 9 位的数据操作相匹配，Temp 寄存器只使用11 位数据中的高9 位进行比较。OS 输出和比较操作的对应关系取决于配置位B1 选择的 OS 工作模式和配置位 B3 和 B4 定义的用户定义的故障队列。

OS两种工作模式解析

在 OS 比较器模式中，OS 输出的操作类似一个温度控制器。当 Temp 超过 Tos 时，OS 输出有效；当 Temp 降至低于Thyst 时，OS 输出复位。读器件的寄存器或使器件进入关断模式都不会改变OS 输出的状态。也就是说，只要LM75A还在处于上电状态，那么Temp的高9位就会与Tos和Thyst寄存器中的高9位相比较，输出相应的OS状态，完全不受其他操作的干扰，这时，OS 输出可用来控制冷却风扇或温控开关，当高于温度上限进行冷却(OS为有效电平)，等到低于温度下限才停止冷却(OS为无效电平)。

在 OS 中断模式中，OS 输出用来产生温度中断。当器件上电时，OS 输出在 Temp 超过 Tos 时首次激活，然后无限期地保持有效状态，直至通过读取器件的寄存器或者关断LM75A来复位；同理，当Temp中的高9位低于Thyst时，OS输出有效电平，直至通过读取器件的寄存器或者关断LM75A来复位。

可以看出，当LM75A 工作在比较器模式时，当温度高于Tos 时，OS 输出低电平。此时采取了降温措施，启动降温设 备（如风扇），直到温度再降到 Thyst，则停止降温，因此在这种模式下，LM75A 可以通过OS电平来直接控制外部电路来保持环境温度； 而在中断模式，则在温度高于Tos 或低于 Thyst 时产生中断。注意：在中断模式下，只有当 MCU 对 LM75A 进行读操作后， 其中断信号才会消失（图中OS 变为高电平）。

LM75A的IIC通信注意事项

① 通信开始之前，I2C 总线必须空闲或者不忙。这就意味着总线上的所有器件都必须释放SCL 和 SDA 线，SCL 和 SDA 线被总线的上拉电阻拉高。

② 由主机来提供通信所需的SCL 时钟脉冲。在连续的9 个 SCL 时钟脉冲作用下，数据（8 位的数据字节以及紧跟其后的1个应答状态位）被传输。

③ 在数据传输过程中，除起始和停止信号外，SDA 信号必须保持稳定，而SCL 信号必须为高。这就表明SDA 信号只能在SCL 为低时改变。

LM75A程序代码解析

LM75A引脚复位函数

LM75_DeInit函数：

void LM75_DeInit(void)  

{  

  LM75_LowLevel_DeInit();  

}  

LM75_LowLevel_DeInit函数：

void LM75_LowLevel_DeInit(void)  

{  

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;  

  /* I2C2失能 */  

  I2C_Cmd(LM75_I2C, DISABLE);  

  /* 复位I2C2 */  

  I2C_DeInit(LM75_I2C);  

  /* I2C2总线时钟失能 */  

  RCC_APB1PeriphClockCmd(LM75_I2C_CLK, DISABLE);  

  /* 配置PB10-I2C2_SCL引脚的属性 */  

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LM75_I2C_SCL_PIN;  

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  

  GPIO_Init(LM75_I2C_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);  

  /* 配置PB11-I2C2_SDA引脚的属性 */  

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LM75_I2C_SDA_PIN;  

  GPIO_Init(LM75_I2C_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);  

  /* 配置PB12-I2C2_SMBA引脚属性 */  

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LM75_I2C_SMBUSALERT_PIN;  

  GPIO_Init(LM75_I2C_SMBUSALERT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);  

}  

LM75A初始化函数

void LM75_Init(void)  

{  

  I2C_InitTypeDef   I2C_InitStructure;  

  LM75_LowLevel_Init();  // 复位LM75A设备用到的引脚

  I2C_DeInit(LM75_I2C);  // 复位I2C2总线

  /* 配置I2C2的属性 */  

  I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_SMBusHost;  

  I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;  // 配置I2C的占空比

  I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;  // 主设备地址

  I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;  // 主设备应答使能

  I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;  // 设备地址选择7bits

  I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = LM75_I2C_SPEED;  // I2C的速度(自定义)

  I2C_Init(LM75_I2C, &I2C_InitStructure);  

  /* 使能SMBus Alert中断 */  

  I2C_ITConfig(LM75_I2C, I2C_IT_ERR, ENABLE);  

  /* I2C2使能 */  

  I2C_Cmd(LM75_I2C, ENABLE);  

}  

LM75A设备状态检测函数

ErrorStatus LM75_GetStatus(void)  

{  

  uint32_t I2C_TimeOut = I2C_TIMEOUT;  

  /* 清除AF应答失败标志 */  

  I2C_ClearFlag(LM75_I2C, I2C_FLAG_AF);  

  /* 使能I2C的应答功能 */  

  I2C_AcknowledgeConfig(LM75_I2C, ENABLE);  

  /*---------------------------- Transmission Phase ---------------------------*/  

  /* 发送I2C传输的起始信号 */  

  I2C_GenerateSTART(LM75_I2C, ENABLE);  

  /* 不断循环直到“超过等待等待最大时限”或者“起始条件已经发送至SDA总线上” */  

  while ((!I2C_GetFlagStatus(LM75_I2C,I2C_FLAG_SB)) && I2C_TimeOut)  /*!< EV5 */  

  {  

    I2C_TimeOut--;  

  }  

  if (I2C_TimeOut == 0)  

  {  

    return ERROR;  

  }  

  I2C_TimeOut = I2C_TIMEOUT;  

  /* 发送LM75A的从设备地址并且配置数据传输方向为“主设备->从设备” */  

  I2C_Send7bitAddress(LM75_I2C, LM75_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);  

  /* 不断轮询等待直到“超过等待最大时限”或者“主设备处于发送模式” */

  while ((!I2C_CheckEvent(LM75_I2C, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)) && I2C_TimeOut)/* EV6 */  

  {  

    I2C_TimeOut--;  

  }  

  /* 如果“应答失败”或者“等待时间超过等待时间上限”，就返回ERROR */

  if ((I2C_GetFlagStatus(LM75_I2C, I2C_FLAG_AF) != 0x00) || (I2C_TimeOut == 0))  

  {  

    return ERROR;  

  }  

  else  /* 如果在规定时间内等到应答信号，则返回SUCCESS */

  {  

    return SUCCESS;  

  }  

}  

读LM75A的配置寄存器的函数

uint8_t LM75_ReadConfReg(void)  

{     

  uint8_t LM75_BufferRX[2] ={0,0};   

  /* 不断轮询等待直至其他主设备释放I2C总线 */  

  LM75_Timeout = LM75_LONG_TIMEOUT;  

  while (I2C_GetFlagStatus(LM75_I2C,I2C_FLAG_BUSY))   

  {  

    if((LM75_Timeout--) == 0) return LM75_TIMEOUT_UserCallback();  

  }  

  /* 通过DMA将I2C2的DR寄存器的值传输至内存中 */  

  LM75_DMA_Config(LM75_DMA_RX, (uint8_t*)LM75_BufferRX, 2);    

  /* 使下一次DMA传输为最后一次DMA传输，即加上这次一共进行两次DMA传输 */  

  I2C_DMALastTransferCmd(LM75_I2C, ENABLE);  

  /* I2C2发送起始信号 */  

  I2C_GenerateSTART(LM75_I2C, ENABLE);  

  /* 不断轮询等待I2C2是否成功发送起始条件 */  

  LM75_Timeout = LM75_FLAG_TIMEOUT;  

  while (!I2C_GetFlagStatus(LM75_I2C,I2C_FLAG_SB))   

  {  

    if((LM75_Timeout--) == 0) return LM75_TIMEOUT_UserCallback();  

  }  

  /* 发送从设备地址 */  

  I2C_Send7bitAddress(LM75_I2C, LM75_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);  

  /* 主模式下，等待地址发送结束 */  

  LM75_Timeout = LM75_FLAG_TIMEOUT;  

  while (!I2C_CheckEvent(LM75_I2C, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))   

  {  

    if((LM75_Timeout--) == 0) return LM75_TIMEOUT_UserCallback();  

  }  

  /* 发送需要操作的设备寄存器的地址 */  

  I2C_SendData(LM75_I2C, LM75_REG_CONF);    

  /* 不断轮询直至“字节发送完毕”并且“发送的数据非空” */  

  LM75_Timeout = LM75_FLAG_TIMEOUT;  

  while ((!I2C_GetFlagStatus(LM75_I2C,I2C_FLAG_TXE)) && (!I2C_GetFlagStatus(LM75_I2C,I2C_FLAG_BTF)))    

  {  

    if((LM75_Timeout--) == 0) return LM75_TIMEOUT_UserCallback();  

  }  

  /* 传输I2C2的起始条件 */    

  I2C_GenerateSTART(LM75_I2C, ENABLE);  

  /* 不断轮询直至起始条件发送成功 */  

  LM75_Timeout = LM75_FLAG_TIMEOUT;  

  while (!I2C_GetFlagStatus(LM75_I2C,I2C_FLAG_SB))   

  {  

    if((LM75_Timeout--) == 0) return LM75_TIMEOUT_UserCallback();  

  }  

  /* 发送LM75A的从设备地址，此时主设备配置为接收数据的状态 */  

  I2C_Send7bitAddress(LM75_I2C, LM75_ADDR, I2C_Direction_Receiver);  

  /* 不断轮询等待直至“主设备被设置为接受模式” */  

  LM75_Timeout = LM75_FLAG_TIMEOUT;  

  while (!I2C_CheckEvent(LM75_I2C, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))     

  {  

    if((LM75_Timeout--) == 0) return LM75_TIMEOUT_UserCallback();  

  }  

  /* 使能DMA请求 */  

  I2C_DMACmd(LM75_I2C,ENABLE);