代码收藏家 STM32 I2C硬件通信（标准库）详解
目录
一丶I2C简介
二丶读写过程
（一）发送过程
（二）接收数据
三丶库函数
四丶代码部分及解析（使用了MPU6050观察实验现象）
（一）I2C及MPU6050初始化部分
（二）主函数部分
一丶I2C简介
（1）由两条总线控制：一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线 (SCL)。SDA用来发送数据，SCL用于数据收发同步。
（2）I2C总线上可挂在多个 I2C通讯的设备
（3）每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
（4）总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态，上拉电阻将总线拉成高电平。
（5）多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
（6）支持不同的通讯速度，标准速度(高达100 kHz)，快速(高达400 kHz)支持DMA
（7）同步，半双工
二丶读写过程
（1）发送过程
（2）接收数据
三丶库函数
（1）void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);
初始化I2C
（2）void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
使能I2C
（3）void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_DMACmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
配合DMA使用
（4）void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
起始条件和终止条件
（5）void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
收到一个字节后是否给从机应答
（6）void I2C_OwnAddress2Config(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address);
设置主机地址（STM32当从机使用时配置）
（7）void I2C_SendData(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Data);
uint8_t I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef* I2Cx);
发送数据和接收数据
（8）void I2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address, uint8_t I2C_Direction);
发送从机地址（当然I2C_SendData也可以发送）
（9）I2C_CheckEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT);
检查应答位
四丶代码部分及解析（使用了MPU6050观察实验现象）
（一）I2C及MPU6050初始化部分
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MPU6050_Reg.h"
#define MPU6050_ADDRESS 0xD0
void MPU6050_Init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE); //开启GPIO时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启I2C时钟
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //设置为开漏复用输出(手册中要求)
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIO
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; //I2C模式
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000; //传输速度，最大不能超过400KHZ
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; //时钟占空比
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; //主机是否设置应答
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; //主机地址位数 7位或10位
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00; //主机地址（当STM32位从机时）
I2C_Init(I2C2, &I2C_InitStructure);
I2C_Cmd(I2C2, ENABLE);
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09);
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);
}
void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
{
uint32_t Timeout;
Timeout = 10000;
while (I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) != SUCCESS)
{
Timeout --;
if (Timeout == 0)
{
break;
}
}
} //防止因为等待位进入死循环
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //检测EV5
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter); //发送从机地址
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED); //检测EV6（发送模式）
I2C_SendData(I2C2, RegAddress); //发送从机寄存器地址
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING); //检测EV8
I2C_SendData(I2C2, Data); //发送数据
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); //检测EV8_2
I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE); //停止发送
}
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);
I2C_SendData(I2C2, RegAddress);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); //此上与发送数据相同
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED); //检测EV6（接收模式）
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE); //主机给从机应答位A
I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE); //接收数据时需要提前发送终止位
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED); //检测EV7
Data = I2C_ReceiveData(I2C2);
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE);
return Data;
}
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);
}
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);
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);
*AccX = (DataH << 8) | DataL;
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);
*AccY = (DataH << 8) | DataL;
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);
*AccZ = (DataH << 8) | DataL;
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);
*GyroX = (DataH << 8) | DataL;
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);
*GyroY = (DataH << 8) | DataL;
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);
*GyroZ = (DataH << 8) | DataL;
}
（二）主函数部分
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"
uint8_t ID;
int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ;
int main(void)
{
OLED_Init();
MPU6050_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "ID:");
ID = MPU6050_GetID();
OLED_ShowHexNum(1, 4, ID, 2);
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);
}
}
注：指定地址读时需要重复一段指定地址写的部分（即用蓝色圈出的部分）
补充：
欧拉⾓：飞机与XYZ轴的夹⾓，反应了飞机的姿态，侧仰，上倾，下倾； 获得欧拉⾓需要多个数据，常⽤的数据融合算法：互补滤波、卡尔曼滤波等 MPU6050 XCL和SDA是扩展使⽤，通常是外接磁⼒计或者⽓压计
