STM32 I2C

qq_459812472024-02-23 16:17

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I2C通信

软件I2C读写MPU6050

I2C通信外设

硬件I2C读写MPU6050

I2C通信

R/W：0写1读

十轴：3轴加速度，3轴角速度，3轴磁场强度和一个气压强度

软件I2C读写MPU6050

MyI2C.c

cpp 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

/**
  * @brief  为I2C的SCL线写入数据
  * @param  BitValue：要写入的数据
  * @retval 无
  */
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_10,(BitAction)BitValue);
    Delay_us(10);//防止引脚反转速度过快，外设跟不上
}

/**
  * @brief  为I2C的SDA线写入数据
  * @param  BitValue：要写入的数据
  * @retval 无
  */
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_11,(BitAction)BitValue);
    Delay_us(10);//防止引脚反转速度过快，外设跟不上
}

/**
  * @brief  读取I2C的SDA线中的数据
  * @param  无
  * @retval SDA中的数据
  */
uint8_t MyI2C_R_SDA(void)
{
    uint8_t BitValue;
    BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11);
    Delay_us(10);
    return BitValue;
}

/**
  * @brief  初始化GPIO引脚
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void MyI2C_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;//配置为开漏输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 |  GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 |  GPIO_Pin_11);
    //将SCL与SDA初始置为高电平（空闲）

}

/**
  * @brief  开启I2C通信
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void MyI2C_Start(void)
{
    MyI2C_W_SDA(1);
    MyI2C_W_SCL(1);
    //将两根线都置为高电平，准备开始时序
    
    MyI2C_W_SDA(0);
    MyI2C_W_SCL(0);
    //先将SDA拉低，再将SCL拉低形成起始条件
}

/**
  * @brief  终止I2C通信
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void MyI2C_Stop(void)
{
    MyI2C_W_SDA(0);
    //确保SDA能产生上升沿，先进行拉低
    
    MyI2C_W_SCL(1);
    MyI2C_W_SDA(1);
    //在SCL处于高电平时，SDA产生上升沿形成终止条件
}

/**
  * @brief  使用I2C发送一个字节
  * @param  Byte：发送的字节数据
  * @retval 无
  */
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
    uint8_t i;
    for(i = 0;i<8;i++)
    {
        MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));//取出最高位
        //即使进行运算后结果为0x80，写入的还是只有1

        MyI2C_W_SCL(1);//释放SCL进行发送
        MyI2C_W_SCL(0);//结束一次发送
    }
}

/**
  * @brief  使用I2C接收一个字节
  * @param  无
  * @retval 接收到的字节数据
  */
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{
    uint8_t i,Byte = 0x00;
    MyI2C_W_SDA(1);//接收前需要先释放SDA
   
    for(i = 0;i < 8;i ++)
    {
        MyI2C_W_SCL(1);//SCL为高电平主机进行读取SDA上的数据
        if(MyI2C_R_SDA() == 1)//此时接收为1
        {
            Byte |= (0x80 >> i);//读到数据存入Byte
        }
        MyI2C_W_SCL(0);//拉低SCL完成一次读取
    }
    return Byte;
}

/**
  * @brief  主机接收完一个字节后发送应答
  * @param  AckBit：应答位，0为应答，1为不应答
  * @retval 无
  */
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{
    //接收完成时SCL为低电平
    MyI2C_W_SDA(AckBit);
    MyI2C_W_SCL(1);//释放SCL进行发送
    MyI2C_W_SCL(0);//结束一次发送
}

/**
  * @brief  从机发送完一个字节后接收主机应答
  * @param  无
  * @retval 从机的应答值
  */
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
    //发送完成时SCL为低电平
    uint8_t AckBit;
    MyI2C_W_SDA(1);//接收前先释放SDA
    //这里主机输出1，并不是强制SDA为高电平，而是释放SDA
    //进行通信时，主机释放SDA，从机会暂时获得控制权
    MyI2C_W_SCL(1);//释放SCL进行接收
    AckBit = MyI2C_R_SDA();//进行读取SDA
    MyI2C_W_SCL(0);//结束一次接收
    return AckBit;
}

MPU6050.c

cpp 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyI2C.h"
#include "MPU6050_Reg.h"

#define MPU6050_ADDRESS     0xD0

/**
  * @brief  MPU6050指定地址写数据进寄存器
  * @param  RegAddress：写入寄存器位置
  * @param  Data：写入寄存器数据
  * @retval 无
  */
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)//指定地址写寄存器
{
    MyI2C_Start();//开启I2C时序
    MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);//从机地址加R(1)/W(0)
    MyI2C_ReceiveAck();//接收应答
    MyI2C_SendByte(RegAddress);//这个字节会存在MPU6050的当前地址指针中
    MyI2C_ReceiveAck();//接收应答
    MyI2C_SendByte(Data);//发送数据
    MyI2C_ReceiveAck();//接收应答
    MyI2C_Stop();//结束I2C时序
}

/**
  * @brief  MPU6050指定地址读寄存器数据
  * @param  RegAddress：寄存器位置
  * @retval 寄存器中存的数据
  */
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
    uint8_t Data;
    //写的时序
    MyI2C_Start();//开启I2C时序
    MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);//从机地址加R(1)/W(0)
    MyI2C_ReceiveAck();//接收应答
    MyI2C_SendByte(RegAddress);//这个字节会存在MPU6050的当前地址指针中
    MyI2C_ReceiveAck();//接收应答
    
    //读的时序
    MyI2C_Start();//再次开启I2C时序
    MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01);//从机地址+读
    MyI2C_ReceiveAck();//接收应答
    
    //此时控制权由从机控制（主机接收一个字节数据）
    Data = MyI2C_ReceiveByte();//主机接收一个字节数据
    MyI2C_SendAck(1);//发送应答（如果需要接收多个字节应答就给0，结束则给1）
    //主机收回总线控制权
    MyI2C_Stop();
    
    return Data;
}

/**
  * @brief  初始化MPU6050
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void MPU6050_Init(void)
{
    MyI2C_Init();
    
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01);//配置电源管理寄存器1
    //解除睡眠模式，并选择使用X轴陀螺仪时钟
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00);//配置电源管理寄存器2
    //六个轴均不待机
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09);//配置分频寄存器（值越小越快）
    //十分频
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG,0x06);//配置寄存器，（外部同步+数字低通滤波器）
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18);//陀螺仪配置寄存器(自测使能+满量程选择)
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18);//加速度计配置寄存器（自测+满量程配置+高通滤波器）
}

/**
  * @brief  获得芯片ID号
  * @param  无
  * @retval 芯片ID
  */
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
    return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);//读取芯片ID号
}

/**
  * @brief  读取加速度以及角速度数据
  * @param  AccX：X轴方向加速度
  * @param  AccY：Y轴方向加速度
  * @param  AccZ：Z轴方向加速度
  * @param  GyroX：X轴方向角速度
  * @param  GyroY：Y轴方向角速度
  * @param  GyroZ：Z轴方向角速度
  * @retval 无
  */
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX,int16_t *AccY,int16_t *AccZ,
                    int16_t *GyroX,int16_t *GyroY,int16_t *GyroZ)
{
    uint8_t DataH,DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);//加速度X轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);//低八位
    *AccX = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);//加速度Y轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);//低八位
    *AccY = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);//低八位
    *AccZ = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);//低八位
    *GyroX = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);//低八位
    *GyroY = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);//低八位
    *GyroZ = (DataH << 8) | DataL;
}

MPU6050_Reg.h(寄存器)

cpp 复制代码 
#ifndef __MPU6050_REG_H
#define __MPU6050_REG_H

#define	MPU6050_SMPLRT_DIV		0x19
#define	MPU6050_CONFIG			0x1A
#define	MPU6050_GYRO_CONFIG		0x1B
#define	MPU6050_ACCEL_CONFIG	0x1C

#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_H	0x3B
#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_L	0x3C
#define	MPU6050_ACCEL_YOUT_H	0x3D
#define	MPU6050_ACCEL_YOUT_L	0x3E
#define	MPU6050_ACCEL_ZOUT_H	0x3F
#define	MPU6050_ACCEL_ZOUT_L	0x40
#define	MPU6050_TEMP_OUT_H		0x41
#define	MPU6050_TEMP_OUT_L		0x42
#define	MPU6050_GYRO_XOUT_H		0x43
#define	MPU6050_GYRO_XOUT_L		0x44
#define	MPU6050_GYRO_YOUT_H		0x45
#define	MPU6050_GYRO_YOUT_L		0x46
#define	MPU6050_GYRO_ZOUT_H		0x47
#define	MPU6050_GYRO_ZOUT_L		0x48

#define	MPU6050_PWR_MGMT_1		0x6B
#define	MPU6050_PWR_MGMT_2		0x6C
#define	MPU6050_WHO_AM_I		0x75

#endif

main.c

cpp 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"

uint8_t KeyNum;

int16_t AX,AY,AZ,GX,GY,GZ;

int main(void)
{
	OLED_Init();
   
    MPU6050_Init();
    
    OLED_ShowString(1,1,"ID:");
    OLED_ShowHexNum(1,4,MPU6050_GetID(),3);
    
	while(1)
	{
		MPU6050_GetData(&AX,&AY,&AZ,&GX,&GY,&GZ);
        OLED_ShowSignedNum(2,1,AX,5);
        OLED_ShowSignedNum(3,1,AY,5);
        OLED_ShowSignedNum(4,1,AZ,5);
        OLED_ShowSignedNum(2,8,GX,5);
        OLED_ShowSignedNum(3,8,GY,5);
        OLED_ShowSignedNum(4,8,GZ,5);
	}
	
}

I2C通信外设

GPIO口需要配置为复用开漏输出模式。复用：就是GPIO的状态是交由片上外设来控制的，开漏输出，是I2C所规定的。

硬件I2C读写MPU6050

MPU6050.c

cpp 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MPU6050_Reg.h"

#define MPU6050_ADDRESS     0xD0

/**
  * @brief  监控事件完成并延时退出
  * @param  I2Cx：选择的I2C资源
  * @param  I2C_EVENT：等待I2C完成的事件
  * @retval 无
  */
void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
{
    uint32_t TimeOut;
    TimeOut = 10000;
    while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT) != SUCCESS)//等待Ev5事件完成
    {
        TimeOut -- ;
        if(TimeOut == 0)
        {
            break;
        }
    }
}

/**
  * @brief  MPU6050指定地址写数据进寄存器
  * @param  RegAddress：写入寄存器位置
  * @param  Data：写入寄存器数据
  * @retval 无
  */
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)//指定地址写寄存器
{
    
    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);//生成起始条件(非阻塞式，需要标志位判断)
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//等待Ev5事件完成
    
    I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);//发送从机地址（自带接收应答）
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);//等待发送Ev6事件完成
    
    I2C_SendData(I2C2,RegAddress);//发送写入地址
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);//等待Ev8事件完成
    
    I2C_SendData(I2C2,Data);//发送数据(只有一个字节，发完紧接结束)
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);//等待Ev8_2事件完成
    
    I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);
}

/**
  * @brief  MPU6050指定地址读寄存器数据
  * @param  RegAddress：寄存器位置
  * @retval 寄存器中存的数据
  */
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
    uint8_t Data;
    //写的时序
    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);//生成起始条件(非阻塞式，需要标志位判断)
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//等待Ev5事件完成
    
    I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);//发送从机地址（自带接收应答）
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);//等待发送Ev6事件完成（发送）
    
    I2C_SendData(I2C2,RegAddress);//发送写入地址
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);//等待Ev8事件完成
    
    //读的时序
    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);//生成重复起始条件
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//等待发送Ev5事件完成
    I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Receiver);//发送从机地址并改为接收方向（自带接收应答）
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED);//等待发送Ev6事件完成（接收）
    
    //清除响应和停止条件的产生位（在最后一个数据之前就要将Ack置零以及设置Stop终止条件）
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,DISABLE);//设置Ack = 0，不给应答
    I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);//配置停止位
    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);//等待发送Ev7事件完成
    //此时一个字节的数据以及存在DR中
    
    //读取DR即可获得字节
    Data = I2C_ReceiveData(I2C2);
    
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,ENABLE);//方便接收多个字节
    
    return Data;
}

/**
  * @brief  初始化MPU6050
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void MPU6050_Init(void)
{
    //开启对应时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2,ENABLE);
    
    //配置GPIO
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;//复用开漏
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
    
    //配置I2C
    I2C_InitTypeDef I2CInitStructure;
    I2CInitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//I2C模式
    I2CInitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;//时钟速度（标准100 kHz，快速400 kHz）
    I2CInitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//时钟占空比（>100kHz才有用）
    I2CInitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;//配置Ack位
    I2CInitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//Stm32作为从机能响应几位地址
    I2CInitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;//指定stm32自身地址
    I2C_Init(I2C2,&I2CInitStructure);
    
    I2C_Cmd(I2C2,ENABLE);
    
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01);//配置电源管理寄存器1
    //解除睡眠模式，并选择使用X轴陀螺仪时钟
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00);//配置电源管理寄存器2
    //六个轴均不待机
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09);//配置分频寄存器（值越小越快）
    //十分频
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG,0x06);//配置寄存器，（外部同步+数字低通滤波器）
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18);//陀螺仪配置寄存器(自测使能+满量程选择)
    MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18);//加速度计配置寄存器（自测+满量程配置+高通滤波器）
}

/**
  * @brief  获得芯片ID号
  * @param  无
  * @retval 芯片ID
  */
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
    return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);//读取芯片ID号
}

/**
  * @brief  读取加速度以及角速度数据
  * @param  AccX：X轴方向加速度
  * @param  AccY：Y轴方向加速度
  * @param  AccZ：Z轴方向加速度
  * @param  GyroX：X轴方向角速度
  * @param  GyroY：Y轴方向角速度
  * @param  GyroZ：Z轴方向角速度
  * @retval 无
  */
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX,int16_t *AccY,int16_t *AccZ,
                    int16_t *GyroX,int16_t *GyroY,int16_t *GyroZ)
{
    uint8_t DataH,DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);//加速度X轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);//低八位
    *AccX = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);//加速度Y轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);//低八位
    *AccY = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);//低八位
    *AccZ = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);//低八位
    *GyroX = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);//低八位
    *GyroY = (DataH << 8) | DataL;
    
    DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);//加速度Z轴高八位
    DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);//低八位
    *GyroZ = (DataH << 8) | DataL;
}
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