STM32入门笔记12_04_硬件I2C读写MPU6050

只看该作者 · 2023-11-20 23:07

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

SDA线控制

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

只看该作者 · 2023-11-20 23:08

单片机从模式控制(了解)

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

只看该作者 · 2023-11-20 23:08

SCL线控制

控制寄存器用于配置硬件电路

CR1

只看该作者 · 2023-11-20 23:09

CR2

状态寄存器可以读取电路的信息

SR1

只看该作者 · 2023-11-20 23:10

SR2

时钟控制寄存器用于配置时钟信号

只看该作者 · 2023-11-20 23:10

CCR

具体翻阅STM32F10xxx参考手册

只看该作者 · 2023-11-20 23:10

I2C基本结构

只看该作者 · 2023-11-20 23:10

时序图
主机发送

只看该作者 · 2023-11-20 23:11

主机接收

只看该作者 · 2023-11-20 23:12

软件硬件波形对比(了解)

只看该作者 · 2023-11-20 23:12

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

只看该作者 · 2023-11-20 23:12

main.c

复制

#include "stm32f10x.h" 

#include "delay.h"

#include "OLED.h"

#include "MPU6050.h"

uint8_t ID;

int main(void)

{

        OLED_Init();

        MPU6050_Init();

        OLED_ShowString(1, 1, "ID:");

        ID = MPU6050_GetID();

        OLED_ShowHexNum(1, 4, ID, 2);

        MPU6050_DataTypeDef MPU6050_DataStructure;

        while(1)

        {

                // 读取数据

                MPU6050_GetData(&MPU6050_DataStructure);

                // 显示数据

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

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

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

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

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

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

        }

}

只看该作者 · 2023-11-20 23:12

MPU6050.c

复制

#include "stm32f10x.h"

#include "MPU6050_SEG.h"



#define MPU_ADDRESS 0xD0



/*

 *  等待事件 带超时退出机制 

 *  将while与I2C_CheckEvent封装在一起

 */

void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)

{

        uint32_t Timeout=50000;

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

        {

                Timeout --;

        }

}



/*

 *  往指定地址写入指定数据

 */

void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)

{

        // 起始条件

        I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);

        // 等待 EV5

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);

        // 呼叫设备(MPU6050)

        I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);

        // 等待 EV6

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);

        // 寻找写入地址

        I2C_SendData(I2C2, RegAddress);

        // 等待EV8

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);

        // 写入数据

        I2C_SendData(I2C2, Data);

        // 等待EV8_2

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);

        // 终止条件

        I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);

}



/*

 *  从指定地址读取数据

 */

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)

{

        uint8_t Data;

        // 起始条件

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

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);        // 等待 EV5

        

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

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED); // 等待 EV6

        

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

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); // 等待EV8_2

        

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

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); // 等待 EV5

        

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

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED); // 等待 EV6

        

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

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

        

        MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);  // 等待EV7

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



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

        return Data;

}



/*

 *  配置MPU6050

 */

void MPU6050_Init(void)

{

        // I2C初始化

        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE);

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

        

        // 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);

        // I2C

        I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

        I2C_InitStructure.I2C_Ack=I2C_Ack_Enable;  // 有应答

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

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

        I2C_InitStructure.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;

        I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit; 

    // 从模式下 stm32作为从机的地址所占位数        

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

        I2C_Init(I2C2, &I2C_InitStructure);

        // 开启I2C2

        I2C_Cmd(I2C2, ENABLE);

        

        MPU6050_WriteReg(PWR_MGMT_1, 0x01);

        MPU6050_WriteReg(PWR_MGMT_2, 0x00);

        MPU6050_WriteReg(SMPLRT_DIV, 0x09);

        MPU6050_WriteReg(CONFIG, 0x06);

        MPU6050_WriteReg(GYRO_CONFIG, 0x18);

        MPU6050_WriteReg(ACCEL_CONFIG, 0x18);

}

/*

 * 获取ID号

 */

uint8_t MPU6050_GetID(void)

{

        return MPU6050_ReadReg(WHO_AM_I);

}

/*

 *  获取MPU6050数据

 */

void MPU6050_GetData(MPU6050_DataTypeDef * MPU_DataStructure)

{

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

        Data_H = MPU6050_ReadReg(ACCEL_XOUT_H);

        Data_L = MPU6050_ReadReg(ACCEL_XOUT_L);

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

        

        Data_H = MPU6050_ReadReg(ACCEL_YOUT_H);

        Data_L = MPU6050_ReadReg(ACCEL_YOUT_L);

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

        

        Data_H = MPU6050_ReadReg(ACCEL_ZOUT_H);

        Data_L = MPU6050_ReadReg(ACCEL_ZOUT_L);

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

        

        Data_H = MPU6050_ReadReg(GYRO_XOUT_H);

        Data_L = MPU6050_ReadReg(GYRO_XOUT_L);

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

        

        Data_H = MPU6050_ReadReg(GYRO_YOUT_H);

        Data_L = MPU6050_ReadReg(GYRO_YOUT_L);

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

        

        Data_H = MPU6050_ReadReg(GYRO_ZOUT_H);

        Data_L = MPU6050_ReadReg(GYRO_ZOUT_L);

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

}

只看该作者 · 2023-11-20 23:13

MPU6050.h

复制

#ifndef __MPU6050_H

#define __MPU6050_H

#include "MPU6050_REG.h"

void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data);

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress);

void MPU6050_Init(void);

uint8_t MPU6050_GetID(void);

void MPU6050_GetData(MPU6050_DataTypeDef * MPU_DataStructure);

#endif

只看该作者 · 2023-11-20 23:13

MPU6050_REG.h

复制

#ifndef __MPU6050_REG_H

#define __MPU6050_REG_H

// 寄存器地址

#define SMPLRT_DIV                                 0x19

#define CONFIG                                        0x1A

#define GYRO_CONFIG                         0x1B

#define ACCEL_CONFIG                         0x1C

#define ACCEL_XOUT_H                         0x3B

#define ACCEL_XOUT_L                         0x3C

#define ACCEL_YOUT_H                         0x3D

#define ACCEL_YOUT_L                         0x3E

#define ACCEL_ZOUT_H                         0x3F

#define ACCEL_ZOUT_L                         0x40

#define TEMP_OUT_H                                 0x41

#define        TEMP_OUT_L                                0x42

#define        GYRO_XOUT_H                                0x43

#define        GYRO_XOUT_L                                0x44

#define        GYRO_YOUT_H                                0x45

#define        GYRO_YOUT_L                                0x46

#define        GYRO_ZOUT_H                                0x47

#define        GYRO_ZOUT_L                                0x48



#define        PWR_MGMT_1                                0x6B

#define        PWR_MGMT_2                                0x6C

#define        WHO_AM_I                                0x75



/*

 *  MPU6050数据结构体

 */

typedef struct

{

        int16_t AccX;

        int16_t AccY;

        int16_t AccZ;

        int16_t GyroX;

        int16_t GyroY;

        int16_t GyroZ;

} MPU6050_DataTypeDef;



#endif

只看该作者 · 2024-4-7 17:00

实际上就是I2C通信

只看该作者 · 2024-7-11 07:28

电流若是偏大就会直接导致器件烧毁

只看该作者 · 2024-7-11 08:31

人体具有300PF的等效电容

只看该作者 · 2024-7-11 10:27

从而达到对电子设备进行静电保护

只看该作者 · 2024-7-11 13:26

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