STM32F407通过GPIO脚仿真I2C总线驱动PCA9555，实现对PCA9552所有16位脚的控制的过完整代码

这里提供一个基于STM32F407的GPIO模拟I2C总线驱动PCA9555的完整代码，可以实现对PCA9552所有16位脚的控制。

代码如下：

#include "stm32f4xx.h"

// 定义I2C总线的GPIO引脚
#define I2C_SCL_PIN GPIO_Pin_6
#define I2C_SCL_PORT GPIOB
#define I2C_SDA_PIN GPIO_Pin_7
#define I2C_SDA_PORT GPIOB

// 定义PCA9555的地址
#define PCA9555_ADDR 0x40

// 定义PCA9555的寄存器地址
#define PCA9555_INPUT_PORT 0x00
#define PCA9555_OUTPUT_PORT 0x02
#define PCA9555_POLARITY_INVERSION 0x04
#define PCA9555_CONFIGURATION 0x06

// 定义PCA9555的IO口数量
#define PCA9555_NUM_IO 16

// 定义I2C总线的速率
#define I2C_SPEED 100000

// 定义I2C总线的超时时间
#define I2C_TIMEOUT 1000

// 定义延时函数
void delay(uint32_t count) {
    for (uint32_t i = 0; i < count; i++) {
        asm("nop");
    }
}

// 初始化GPIO作为I2C总线的SDA和SCL引脚
void i2c_gpio_init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

    GPIO_Init(I2C_SCL_PORT, &GPIO_InitStruct);
    GPIO_Init(I2C_SDA_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

// I2C总线启动信号
void i2c_start(void) {
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    delay(10);
    GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    delay(10);
    GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
}

// I2C总线停止信号
void i2c_stop(void) {
    GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    delay(10);
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    delay(10);
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
}

// I2C总线发送一个字节
void i2c_send_byte(uint8_t byte) {
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        if (byte & 0x80) {
            GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
        } else {
            GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
        }
        delay(10);
        GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        delay(10);
        GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        byte <<= 1;
    }
}

// I2C总线读取一个字节
uint8_t i2c_read_byte(void) {
    uint8_t byte = 0;
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        byte <<= 1;
        GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        delay(10);
        if (GPIO_ReadInputDataBit(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN)) {
            byte |= 0x01;
        }
        GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
        delay(10);
    }
    return byte;
}

// I2C总线发送ACK信号
void i2c_send_ack(void) {
    GPIO_ResetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    delay(10);
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    delay(10);
    GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
}

// I2C总线发送NAK信号
void i2c_send_nak(void) {
    GPIO_SetBits(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN);
    delay(10);
    GPIO_SetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
    delay(10);
    GPIO_ResetBits(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN);
}

// I2C总线读取一个字节并发送ACK/NACK信号
uint8_t i2c_read_byte_ack(uint8_t ack) {
    uint8_t byte = i2c_read_byte();
    if (ack) {
        i2c_send_ack();
    } else {
        i2c_send_nak();
    }
    return byte;
}

// I2C总线写入一个字节
uint8_t i2c_write_byte(uint8_t addr, uint8_t reg, uint8_t data) {
    uint32_t timeout = I2C_TIMEOUT;
    i2c_start();
    i2c_send_byte(addr << 1);
    if (i2c_read_byte() != 0x18) {
        i2c_stop();
        return 1;
    }
    i2c_send_byte(reg);
    if (i2c_read_byte() != 0x28) {
        i2c_stop();
        return 2;
    }
    i2c_send_byte(data);
    if (i2c_read_byte() != 0x28) {
        i2c_stop();
        return 3;
    }
    i2c_stop();
    return 0;
}

// I2C总线读取一个字节
uint8_t i2c_read_byte(uint8_t addr, uint8_t reg) {
    uint8_t data = 0;
    uint32_t timeout = I2C_TIMEOUT;
    i2c_start();
    i2c_send_byte(addr << 1);
    if (i2c_read_byte() != 0x18) {
        i2c_stop();
        return 0;
    }
    i2c_send_byte(reg);
    if (i2c_read_byte() != 0x28) {
        i2c_stop();
        return 0;
    }
    i2c_start();
    i2c_send_byte((addr << 1) | 0x01);
    if (i2c_read_byte() != 0x40) {
        i2c_stop();
        return 0;
    }
    data = i2c_read_byte_ack(0);
    i2c_stop();
    return data;
}

// 初始化PCA9555
void pca9555_init(uint8_t addr) {
    i2c_write_byte(addr, PCA9555_CONFIGURATION, 0x00);
}

// 设置PCA9555的输出口状态
void pca9555_set_output(uint8_t addr, uint16_t output) {
    i2c_write_byte(addr, PCA9555_OUTPUT_PORT, output & 0xFF);
    i2c_write_byte(addr, PCA9555_OUTPUT_PORT + 1, (output >> 8) & 0xFF);
}

// 读取PCA9555的输入口状态
uint16_t pca9555_get_input(uint8_t addr) {
    uint16_t input = 0;
    input = i2c_read_byte(addr, PCA9555_INPUT_PORT);
    input |= i2c_read_byte(addr, PCA9555_INPUT_PORT + 1) << 8;
    return input;
}

int main(void) {
    i2c_gpio_init();
    i2c_write_byte(PCA9555_ADDR, PCA9555_CONFIGURATION, 0x00);
    while (1) {
        for (uint8_t i = 0; i < PCA9555_NUM_IO; i++) {
            uint16_t output = 1 << i;
            pca9555_set_output(PCA9555_ADDR, output);
            delay(1000000);
        }
    }
}

在上述代码中，我们定义了I2C总线的GPIO引脚为PB6和PB7，PCA9555的地址为0x40，I2C总线的速率为100kHz，I2C总线的超时时间为1s。在主函数中，我们初始化了GPIO作为I2C总线的SDA和SCL引脚，并调用了pca9555_init函数来初始化PCA9555。然后我们在一个无限循环中，依次将PCA9555的输出口设置为每个IO口，通过延时函数来观察IO口的状态变化。

需要注意的是，在I2C总线通信时，我们需要发送起始信号和停止信号来表示一次通信的开始和结束，同时还需要发送ACK和NAK信号来表示是否接受到了数据。在具体实现时，需要根据I2C总线通信协议的要求来进行代码编写。