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[其他ST产品] STM32入门笔记12_04_硬件I2C读写MPU6050

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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
I2C读写, I2c, MPU, MPU6050, ST
I2C通信外设
I2C外设简介
STM32内部集成了硬件I2C收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、起始终止条件生成、应答位收发、数据收发等功能，减轻CPU的负担
支持多主机模型
支持7位/10位地址模式
支持不同的通讯速度，标准速度(100kHz)，快速(400kHz)
支持DMA
兼容SMBus协议
STM32F103C8T6硬件I2C资源: I2C1、I2C2
I2C框图
84284655b761f5a989.png
SDA线控制 88785655b762b6da51.png

发送模式: 当发送寄存器空时(TXE), 单片机将数据写入数据寄存器(DATA REGISTER), 当数据移位寄存器为空时, 数据从数据寄存器转入数据移位寄存器, 再通过数据移位寄存器一位位输出
接收模式: 数据一位位被送到数据移位寄存器中, 移位寄存器再把数据一位位送到数据寄存器中(DATA REGISTER), 当接收寄存器非空时(RXNE), 单片机就可以将数据寄存器中的数据读出



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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:08 | 显示全部楼层
单片机从模式控制(了解)
36578655b765a46f3c.png
报错误校验(PEC) 用于提高通信的可靠性，使用CRC-8算法
当stm32主机属于从模式时，可以通过自身地址寄存器和双地址寄存器为stm32自定义地址
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:08 | 显示全部楼层
SCL线控制
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控制寄存器用于配置硬件电路

CR1
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:09 | 显示全部楼层
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:10 | 显示全部楼层
SR2

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时钟控制寄存器用于配置时钟信号
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:10 | 显示全部楼层
CCR

22781655b76d9d9502.png

具体翻阅STM32F10xxx参考手册
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:10 | 显示全部楼层
I2C基本结构
42460655b76ebd46e2.png
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时序图
主机发送

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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:11 | 显示全部楼层
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:12 | 显示全部楼层
软件硬件波形对比(了解)

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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:12 | 显示全部楼层
程序设计
根据主机发送和主机接收的时序图重写 MPU6050_WriteReg()和MPU6050_ReadReg()

I2C的配置结构体意义见注释

I2C常用函数介绍
void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);

用于配置I2C
void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

开启对应的I2C外设
void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef I2Cx, FunctionalState NewState);*

产生起始条件
void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef I2Cx, FunctionalState NewState);*

产生终止条件
void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

控制是否有应答
void I2C_SendData(I2C_TypeDef I2Cx, uint8_t Data);*

发送数据
void I2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address, uint8_t I2C_Direction);

用于寻找从机地址
ErrorStatus I2C_CheckEvent(I2C_TypeDef I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)*

状态检测函数，用于检查I2C通讯过程中产生的事件
FlagStatus I2C_GetFlagStatus(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_FLAG);

状态检测函数，用于获取状态寄存器中的标志位
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:12 | 显示全部楼层
main.c
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  1. #include "stm32f10x.h" 
    

  2. #include "delay.h"
    

  3. #include "OLED.h"
    

  4. #include "MPU6050.h"
    

  5. uint8_t ID;
    

  6. int main(void)
    

  7. {
    

  8.         OLED_Init();
    

  9.         MPU6050_Init();
    

  10.         OLED_ShowString(1, 1, "ID:");
    

  11.         ID = MPU6050_GetID();
    

  12.         OLED_ShowHexNum(1, 4, ID, 2);
    

  13.         MPU6050_DataTypeDef MPU6050_DataStructure;
    

  14.         while(1)
    

  15.         {
    

  16.                 // 读取数据
    

  17.                 MPU6050_GetData(&MPU6050_DataStructure);
    

  18.                 // 显示数据
    

  19.                 OLED_ShowSignedNum(2, 1, MPU6050_DataStructure.AccX, 5);
    

  20.                 OLED_ShowSignedNum(3, 1, MPU6050_DataStructure.AccY, 5);
    

  21.                 OLED_ShowSignedNum(4, 1, MPU6050_DataStructure.AccZ, 5);
    

  22.                 OLED_ShowSignedNum(2, 8, MPU6050_DataStructure.GyroX, 5);
    

  23.                 OLED_ShowSignedNum(3, 8, MPU6050_DataStructure.GyroY, 5);
    

  24.                 OLED_ShowSignedNum(4, 8, MPU6050_DataStructure.GyroZ, 5);
    

  25.         }
    

  26. }
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:12 | 显示全部楼层
MPU6050.c
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  1. #include "stm32f10x.h"
    

  2. #include "MPU6050_SEG.h"
    


  3. 

  4. #define MPU_ADDRESS 0xD0
    


  5. 

  6. /*
    

  7.  *  等待事件 带超时退出机制 
    

  8.  *  将while与I2C_CheckEvent封装在一起
    

  9.  */
    

  10. void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
    

  11. {
    

  12.         uint32_t Timeout=50000;
    

  13.         while(Timeout && (I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) != SUCCESS))
    

  14.         {
    

  15.                 Timeout --;
    

  16.         }
    

  17. }
    


  18. 

  19. /*
    

  20.  *  往指定地址写入指定数据
    

  21.  */
    

  22. void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
    

  23. {
    

  24.         // 起始条件
    

  25.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);
    

  26.         // 等待 EV5
    

  27.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
    

  28.         // 呼叫设备(MPU6050)
    

  29.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
    

  30.         // 等待 EV6
    

  31.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);
    

  32.         // 寻找写入地址
    

  33.         I2C_SendData(I2C2, RegAddress);
    

  34.         // 等待EV8
    

  35.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);
    

  36.         // 写入数据
    

  37.         I2C_SendData(I2C2, Data);
    

  38.         // 等待EV8_2
    

  39.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);
    

  40.         // 终止条件
    

  41.         I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);
    

  42. }
    


  43. 

  44. /*
    

  45.  *  从指定地址读取数据
    

  46.  */
    

  47. uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
    

  48. {
    

  49.         uint8_t Data;
    

  50.         // 起始条件
    

  51.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);        // 起始条件
    

  52.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);        // 等待 EV5
    

  53.         
    

  54.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter); //呼叫设备 写
    

  55.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED); // 等待 EV6
    

  56.         
    

  57.         I2C_SendData(I2C2, RegAddress); // 寻找读取地址
    

  58.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); // 等待EV8_2
    

  59.         
    

  60.         I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE); // 再次产生起始条件
    

  61.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); // 等待 EV5
    

  62.         
    

  63.         I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver); // 呼叫设备 读
    

  64.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED); // 等待 EV6
    

  65.         
    

  66.         I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE);  // 关闭应答
    

  67.         I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);                // 终止条件
    

  68.         
    

  69.         MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);  // 等待EV7
    

  70.         Data = I2C_ReceiveData(I2C2); // 接收数据
    


  71. 

  72.         I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE);  // 开启应答
    

  73.         return Data;
    

  74. }
    


  75. 

  76. /*
    

  77.  *  配置MPU6050
    

  78.  */
    

  79. void MPU6050_Init(void)
    

  80. {
    

  81.         // I2C初始化
    

  82.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE);
    

  83.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    

  84.         
    

  85.         // GPIO
    

  86.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  87.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_OD;  // 复用开漏
    

  88.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;
    

  89.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    

  90.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    

  91.         // I2C
    

  92.         I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    

  93.         I2C_InitStructure.I2C_Ack=I2C_Ack_Enable;  // 有应答
    

  94.         I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed=50000;  // 400 kHz以下  100 kHz以上为快速通讯
    

  95.         I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_2;  // 低电平比高电平2:1 仅在快速通讯生效  
    

  96.         I2C_InitStructure.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;
    

  97.         I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit; 
    

  98.     // 从模式下 stm32作为从机的地址所占位数        
    

  99.         I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1=0x00;  // 从模式下stm32作为从机的地址
    

  100.         I2C_Init(I2C2, &I2C_InitStructure);
    

  101.         // 开启I2C2
    

  102.         I2C_Cmd(I2C2, ENABLE);
    

  103.         
    

  104.         MPU6050_WriteReg(PWR_MGMT_1, 0x01);
    

  105.         MPU6050_WriteReg(PWR_MGMT_2, 0x00);
    

  106.         MPU6050_WriteReg(SMPLRT_DIV, 0x09);
    

  107.         MPU6050_WriteReg(CONFIG, 0x06);
    

  108.         MPU6050_WriteReg(GYRO_CONFIG, 0x18);
    

  109.         MPU6050_WriteReg(ACCEL_CONFIG, 0x18);
    

  110. }
    

  111. /*
    

  112.  * 获取ID号
    

  113.  */
    

  114. uint8_t MPU6050_GetID(void)
    

  115. {
    

  116.         return MPU6050_ReadReg(WHO_AM_I);
    

  117. }
    

  118. /*
    

  119.  *  获取MPU6050数据
    

  120.  */
    

  121. void MPU6050_GetData(MPU6050_DataTypeDef * MPU_DataStructure)
    

  122. {
    

  123.         uint16_t Data_H, Data_L;  // 高位数据和低位数据
    

  124.         Data_H = MPU6050_ReadReg(ACCEL_XOUT_H);
    

  125.         Data_L = MPU6050_ReadReg(ACCEL_XOUT_L);
    

  126.         MPU_DataStructure->AccX=(Data_H<<8) | Data_L;
    

  127.         
    

  128.         Data_H = MPU6050_ReadReg(ACCEL_YOUT_H);
    

  129.         Data_L = MPU6050_ReadReg(ACCEL_YOUT_L);
    

  130.         MPU_DataStructure->AccY=(Data_H<<8) | Data_L;
    

  131.         
    

  132.         Data_H = MPU6050_ReadReg(ACCEL_ZOUT_H);
    

  133.         Data_L = MPU6050_ReadReg(ACCEL_ZOUT_L);
    

  134.         MPU_DataStructure->AccZ=(Data_H<<8) | Data_L;
    

  135.         
    

  136.         Data_H = MPU6050_ReadReg(GYRO_XOUT_H);
    

  137.         Data_L = MPU6050_ReadReg(GYRO_XOUT_L);
    

  138.         MPU_DataStructure->GyroX=(Data_H<<8) | Data_L;
    

  139.         
    

  140.         Data_H = MPU6050_ReadReg(GYRO_YOUT_H);
    

  141.         Data_L = MPU6050_ReadReg(GYRO_YOUT_L);
    

  142.         MPU_DataStructure->GyroY=(Data_H<<8) | Data_L;
    

  143.         
    

  144.         Data_H = MPU6050_ReadReg(GYRO_ZOUT_H);
    

  145.         Data_L = MPU6050_ReadReg(GYRO_ZOUT_L);
    

  146.         MPU_DataStructure->GyroZ=(Data_H<<8) | Data_L;
    

  147. }
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:13 | 显示全部楼层
MPU6050.h
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  1. #ifndef __MPU6050_H
    

  2. #define __MPU6050_H
    

  3. #include "MPU6050_REG.h"
    

  4. void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data);
    

  5. uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress);
    

  6. void MPU6050_Init(void);
    

  7. uint8_t MPU6050_GetID(void);
    

  8. void MPU6050_GetData(MPU6050_DataTypeDef * MPU_DataStructure);
    

  9. #endif
    


  10.
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 楼主| 大鹏2365 发表于 2023-11-20 23:13 | 显示全部楼层
MPU6050_REG.h
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  1. #ifndef __MPU6050_REG_H
    

  2. #define __MPU6050_REG_H
    

  3. // 寄存器地址
    

  4. #define SMPLRT_DIV                                 0x19
    

  5. #define CONFIG                                        0x1A
    

  6. #define GYRO_CONFIG                         0x1B
    

  7. #define ACCEL_CONFIG                         0x1C
    

  8. #define ACCEL_XOUT_H                         0x3B
    

  9. #define ACCEL_XOUT_L                         0x3C
    

  10. #define ACCEL_YOUT_H                         0x3D
    

  11. #define ACCEL_YOUT_L                         0x3E
    

  12. #define ACCEL_ZOUT_H                         0x3F
    

  13. #define ACCEL_ZOUT_L                         0x40
    

  14. #define TEMP_OUT_H                                 0x41
    

  15. #define        TEMP_OUT_L                                0x42
    

  16. #define        GYRO_XOUT_H                                0x43
    

  17. #define        GYRO_XOUT_L                                0x44
    

  18. #define        GYRO_YOUT_H                                0x45
    

  19. #define        GYRO_YOUT_L                                0x46
    

  20. #define        GYRO_ZOUT_H                                0x47
    

  21. #define        GYRO_ZOUT_L                                0x48
    


  22. 

  23. #define        PWR_MGMT_1                                0x6B
    

  24. #define        PWR_MGMT_2                                0x6C
    

  25. #define        WHO_AM_I                                0x75
    


  26. 

  27. /*
    

  28.  *  MPU6050数据结构体
    

  29.  */
    

  30. typedef struct
    

  31. {
    

  32.         int16_t AccX;
    

  33.         int16_t AccY;
    

  34.         int16_t AccZ;
    

  35.         int16_t GyroX;
    

  36.         int16_t GyroY;
    

  37.         int16_t GyroZ;
    

  38. } MPU6050_DataTypeDef;
    


  39. 

  40. #endif
    


  41.
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LEDyyds 发表于 2024-4-7 17:00 | 显示全部楼层
实际上就是I2C通信
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万图 发表于 2024-7-11 07:28 | 显示全部楼层

电流若是偏大就会直接导致器件烧毁
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Uriah 发表于 2024-7-11 08:31 | 显示全部楼层

人体具有300PF的等效电容
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帛灿灿 发表于 2024-7-11 10:27 | 显示全部楼层

从而达到对电子设备进行静电保护
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周半梅 发表于 2024-7-11 13:26 | 显示全部楼层

就是因为它的作用就是在电子产品设备受到雷击浪涌与ESD静电放电或者其他瞬态电压时
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