代码收藏家 STM32 I2C通信详解及应用指南
目录
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
#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
#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)
#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
#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
#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;
}
