代码收藏家技术教程 2023-09-21

STM32软件IIC配置及MPU6050演示教程详解

IIC说明：
IIC是一种通信协议，IIC 总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线，有主机和从机，二者可以互相通信，可以一主多从也可以多主多从，有时钟线（SCL）和数据线（SDA），SDA线既可以被主机控制也可以被从机控制，但SCL线只能由主机控制。
软件IIC配置：
总体操作：
1.初始化GPIO，包括打开时钟，配置结构体，初始化选用的引脚
2.配置IIC开始函数
3.配置IIC结束函数
4.配置IIC发送一个字节函数
5.配置IIC接收一个字节函数
6.配置IIC发送应答函数
7.配置IIC接收应答函数
具体操作：
1.初始化GPIO，例如，选用Pin10为SCL线，Pin11为SDA线，配置IIC的GPIO为开漏输出

void MyI2C_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_OD;
	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);
}

1.1IIC不论是SDA还是SCL都只有高低两种状态，所有使用时就是把GPIO电平配置为高或者低
例如：

	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_10,1);
	Delay_us(10);
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_11,1);
	Delay_us(10);

延时10微秒为操作时间，实测不延时也可以
但这样，每次都配置GPIO不仅麻烦还不明了
所以就把GPIO封装起来

void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_10,(BitAction)BitValue);
	Delay_us(10);
}//对SCL线封装，便于操作，控制时钟线
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_11,(BitAction)BitValue);
	Delay_us(10);
}//对SDA线封装，便于操作，发送主机值
uint8_t MyI2C_R_SDA(void)
{
	uint8_t BitValue;
	BitValue=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11);
	Delay_us(10);
	return BitValue; 
}//对SDA线封装，便于操作，读取从机发送的值

封装完以后便可以很简单的配置后面的函数
2.配置开始函数
IIC开启需要在SCL为高的时候拉低SDA，这样为开启IIC信号，从机便知道，IIC开启，主机要发送或者接收数据了

void MyI2C_Start(void)
{
	MyI2C_W_SDA(1);
	/*最好先拉高SDA确定，简要原因在最后面的读MPU6050的注释里面有简要说明，
	这样只是一个以防外一，个人感觉不是特别重要*/
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SDA(0);
	MyI2C_W_SCL(0);//拉低SDA后再把SCL拉低，便可以进行数据传送

3.配置结束函数 IIC结束需要在SCL为高的时候拉高SDA，这样为关闭IIC信号，从机便知道，IIC关闭，主机要结束发送或者接收数据了，实际上，在配置的IIC函数里面，只有结束函数里面SCL以高结束，其他的都为低，这样方便两个函数衔接。

void MyI2C_Stop(void)
{
	MyI2C_W_SDA(0);//先拉低SDA确保待会可以产生上升沿
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SDA(1);
}

4.配置主机发送函数
主机在SCL低的时候只会发送一位，从机在SCL为高的时候一次也只接收一位，每次都是一位一位进行的

void MyI2C_SentByte(uint8_t Byte)
{
	uint8_t i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		MyI2C_W_SDA(Byte&(0x80>>i));
		MyI2C_W_SCL(1);
		MyI2C_W_SCL(0);
	}
}

一次发送八位数据也就是一个字节的数据，所以在for循环里面循环8次
在8次数据发送完以后，主机需要释放SDA，这时从机会自己占据SDA线给主机发送应答后面写的主机的接收应答就会主动去释放SDA（所有的发送和接收都是相对主机而言的）
5.配置主机接收函数

uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)//主机接收时，从机在时钟线拉低的时候只会发送一位数据
{
	uint8_t i,Byte=0x00;
	MyI2C_W_SDA(1);
	for(i=0;i<8;i++)
	{ 
		MyI2C_W_SCL(1);
		if(MyI2C_R_SDA()==1){Byte |= (0x80>>i);}//高位先行，所以右移
		MyI2C_W_SCL(0);
	}
	return Byte;
}

主机接收的数据要处理，所以要用变量存起来，发送的数据从机会自动处理
６.配置IIC发送应答

void MyI2C_SentAck(uint8_t AckBit)
{
	MyI2C_W_SDA(AckBit);//当发送完一个数据以后，SCL本身就是低的，所以前面不需要再给SCL低了
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SCL(0);
}

发送应答是主机接收了一个数据以后发送个主机的应答，SDA拉高，相当于主机发送1，为非应答，不需要再接收数据时就要发非应答，需要接收数据时，就在SDA拉低，为应答。从机发送完一个字节数据以后，会自动释放SDA，此时主机应占据SDA，从机便会去读取SDA的值，接收主机的应答（应答信号在第9个时钟周期出现，这时发送器必须在这一时钟位上释放数据线，由接收设备拉低SDA电平来产生应答信号或非应答信号）
７.配置IIC接收应答

uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
	uint8_t AckBit;
	MyI2C_W_SDA(1);//主机主动空出SDA，从机会立刻占据，发送应答或者非应答信号
	MyI2C_W_SCL(1);//SCL拉高以后，主机便可以去读取从机给的信号
	AckBit=MyI2C_R_SDA();
	MyI2C_W_SCL(0);//放手SDA
	return AckBit;
}

在主机发送完数据以后，主机应空出SDA线，此时从机会产生应答或者非应答，因为是软件模拟IIC所以可以选择读取也可以不去读取，选择读取便可以根据读取的值判断下一步要不要再继续操作。因为一个时钟信号只进行一位传输，所以从机检测到电平变化以后如果接下来还是主机操作便不在占据SDA。

以上便是软件IIC的所有配置

以MPU6050为例，演示IIC的进行
MPU6050初始化即IIC初始化
如果要给MPU6050写一个字节的数据：

void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)
{
	MyI2C_Start();//打开IIC通信
	MyI2C_SentByte(0xD0);//选中MPU6050，最后一位为0为写操作
	MyI2C_ReceiveAck();//从机发送应答，主机要接收应答
	MyI2C_SentByte(RegAddress);//主机继续发送要写的寄存器地址
	MyI2C_ReceiveAck();//主机接收从机的应答
	MyI2C_SentByte(Data);//主机发送要写的数据
	MyI2C_ReceiveAck();//主机接收从机的应答
	MyI2C_Stop();//停止IIC通信SDA与SCL都为高
}

IIC开始以后，第一次发送的是硬件的地址，每一个硬件都有一个地址，出厂的时候写好的，发送的数据前七位为地址，最后一位为读写位，0为写，1为读。
如果要读MPU6050一个字节的数据：

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)//读指定寄存器
{
	uint8_t Data;//接收读出数据的变量
	MyI2C_Start();
	MyI2C_SentByte(0xD0);
	MyI2C_ReceiveAck();
	MyI2C_SentByte(RegAddress);
	MyI2C_ReceiveAck();//前面几步确定地址
	MyI2C_Start();
	/*Start里面先SDA置1就是这里在上一步SCL为0的时候赶快为高然后重新开始，
	避免还没为高的时候SCL已经拉高了。
	如果SDA还没为高的时候SCL已经拉高了，这样再产生下降沿之前产生的就是上升沿了，就是停止的意思了。
	但是接收应答后，从机释放SDA，此时SDA就是高主机没有进行操作，SDA一直为高，所以个人感觉不重要*/
	MyI2C_SentByte(0xD1);//对指定地址进行读
	MyI2C_ReceiveAck();//从机要回应这个指令
	Data=MyI2C_ReceiveByte();//从机把指定地址的数据通过SDA线发出来
	MyI2C_SentAck(1);//主机回应1表示不给应答，从机便会结束发送
	MyI2C_Stop();//结束通信
	return Data;
}

因为无法直接指定寄存器读，但可以指定寄存器写，指定的地址指针在下一次操作前不变，所以指定地址写，然后什么都不写，重新开始读，便可以指定地址读