[STM32F4] I2C 与 MPU6050 的通信无法正常工作

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yunfu1117 发表于 2026-1-11 11:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
从 Arduino IDE 切换到 STM32CubeIDE ,已经基于 HAL 库在 CubeIDE 中编写了 MPU6050 的驱动代码。但是当我对代码进行调试并查看传感器采集的数值时,能明显发现 I2C 的通信连接并没有正常建立。为了排除开发板硬件故障的可能,我把旧的 Arduino 程序烧录后测试,传感器在该环境下能正常工作。
我使用的硬件是STM32F401CCU6 ,搭配 ST-Link V2 仿真器调试。目前这套硬件 + 软件环境下,我能正常运行简单的 LED 闪烁程序,但唯独 I2C 外设与 MPU6050 的硬件对接一直无法成功。想请教各位,我是否在 CubeIDE 的 **.ioc 配置文件 ** 中遗漏了某些 I2C 相关的配置项?

#include "main.h"

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

#define MPU_ADDR 0x68

int initcheck = 0;

unsigned char dx, dy, dz, da;
uint32_t LoopTimer;

float ax, ay, az, gx, gy, gz;
float gcx, gcy, gcz; //gyro calibration
int n_gc = 0; //gyro calib counter


//kalman vars
float roll, pitch;
float K_1D[] = {0,0};
float K_Roll = 0, KU_Roll = 4;
float K_Pitch = 0, KU_Pitch = 4;


/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);

void MPU_Init()//initialize MPU6050
{
        uint8_t check;
        uint8_t data;
  HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU_ADDR, 0x75, 1, &check, 1, 1000); //0x75 is WHO_AM_I register
  if(check == 104)//0x68 is 104
  //if(1)
  {
    initcheck = 11;

    data=0x00;
    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_ADDR, 0x6B, 1, &data, 1, 1000);//PWR_MGMT

    data=0x07;
    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_ADDR, 0x19, 1, &data, 1, 1000);//SMPLRT_DIV

    data=0x00;
    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_ADDR, 0x1C, 1, &data, 1, 1000);//ACCEL_CONFIG set to 8g

    data=0x00;
    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_ADDR, 0x1A, 1, &data, 1, 1000);//GYRO_CONFIG set to 500dps
  }
  else initcheck = 99;
}

void readAcc()
{
  uint8_t Rec_Data[6];
  HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU_ADDR, 0x3B, 1, Rec_Data, 6, 1000);//3B is ACCEL_XOUT, Requesting 6 bytes (each axis reading is 2 bytes)

  ax = ((int16_t)(Rec_Data[0] << 8 | Rec_Data[1]))/16384.0;
  ay = ((int16_t)(Rec_Data[2] << 8 | Rec_Data[3]))/16384.0;
  az = ((int16_t)(Rec_Data[4] << 8 | Rec_Data[5]))/16384.0;
}

void readGyro()
{
  uint8_t Rec_Data[6];
  HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU_ADDR, 0x43, 1, Rec_Data, 6, 1000);//43 is GYRO_XOUT, Requesting 6 bytes (each axis reading is 2 bytes)

  gx = ((int16_t)(Rec_Data[0] << 8 | Rec_Data[1]))/131.0;
  gy = ((int16_t)(Rec_Data[2] << 8 | Rec_Data[3]))/131.0;
  gz = ((int16_t)(Rec_Data[4] << 8 | Rec_Data[5]))/131.0;
}
int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_I2C1_Init();

  MPU_Init();

  for(n_gc = 0; n_gc<2000;n_gc++)
  {
    readGyro();
    gcx += gx;
    gcy += gy;
    gcz += gz;
      HAL_Delay(10);
  }
  gcx /= 2000;
  gcy /= 2000;
  gcz /= 2000;
  //LoopTimer = micros();

  while (1)
  {
    readAcc();
    readGyro();
    gx -= gcx;
    gy -= gcy;
    gz -= gcz;
  }
  /* USER CODE END 3 */
}


void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief I2C1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_I2C1_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 0 */

  /* USER CODE END I2C1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 1 */

  /* USER CODE END I2C1_Init 1 */
  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
  hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN I2C1_Init 2 */

  /* USER CODE END I2C1_Init 2 */

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PC13 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */


公羊子丹 发表于 2026-1-19 07:37 | 显示全部楼层
我怀疑是 I2C 地址的问题!MPU6050 的地址是 0x68 没错,但 HAL 库的 I2C 函数里地址要左移一位,你试试把 MPU_ADDR 改成 0xD0(0x68<<1),或者在函数里直接写 0x68<<1,很多人从 Arduino 转过来都会踩这个坑~
周半梅 发表于 2026-1-19 07:38 | 显示全部楼层
遇到过同款问题!后来发现是 I2C 引脚没配置上拉电阻!STM32 的 I2C 引脚需要外部上拉,你在 CubeMX 的 GPIO 配置里,把 SDA 和 SCL 引脚的 Pull-up 模式打开,或者硬件上接 4.7K 电阻到 VCC,不然通信根本建立不起来~
帛灿灿 发表于 2026-1-19 07:39 | 显示全部楼层
这问题挺常见的,是不是 I2C 时钟速度设太高了?你代码里设的 100KHz,STM32F4 用 HSI 时钟时可能不稳定,改成 50KHz 试试,或者在 MX_I2C1_Init () 里把 ClockSpeed 改成 50000,再重新生成代码编译~
童雨竹 发表于 2026-1-19 07:40 | 显示全部楼层
你检查过 MPU6050 的电源吗?Arduino 可能是 5V 供电,STM32F4 是 3.3V,要是传感器接了 5V 可能损坏,或者没接稳压芯片导致供电不稳,用万用表测测传感器的 VCC 引脚,确保是 3.3V 稳定供电~
万图 发表于 2026-1-19 07:41 | 显示全部楼层
会不会是 I2C 初始化顺序错了?你在 main 函数里先调用 MX_I2C1_Init (),再初始化 MPU6050,但 HAL 库的 I2C 初始化后需要等一段时间稳定,在 MPU_Init () 前面加一句 HAL_Delay (100),给传感器上电和 I2C 稳定的时间~
Wordsworth 发表于 2026-1-19 07:42 | 显示全部楼层
我建议先测 WHO_AM_I 寄存器!你在 MPU_Init () 里读 0x75 寄存器,要是 check 不是 104,说明地址没对上,用逻辑分析仪抓 I2C 波形,看看发送的地址是不是 0x68,或者有没有应答信号,快速定位问题~
Bblythe 发表于 2026-1-19 07:43 | 显示全部楼层
之前踩过坑,是因为 GPIO 引脚配置错了!你确认下 I2C1 的 SDA 和 SCL 接的是 STM32F401 的哪个引脚?比如 PB7 和 PB6,要是 CubeMX 里配置的引脚和实际接线不一样,肯定通信失败,再核对下.ioc 文件里的 I2C 引脚映射~
Pulitzer 发表于 2026-1-19 07:44 | 显示全部楼层
你是不是没使能 I2C 的时钟?虽然 MX_I2C1_Init () 里会使能,但有时候 CubeMX 生成的代码有问题,在 MX_I2C1_Init () 开头加一句__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE (); 强制使能 I2C 时钟,再试试通信~
Uriah 发表于 2026-1-19 07:45 | 显示全部楼层
怀疑是 HAL 库的 I2C 函数超时时间太短!你代码里用的 1000ms,看似够,但实际通信时可能因为干扰超时,把 HAL_I2C_Mem_Read 和 Write 的超时参数改成 5000,或者在函数里加个循环重试机制~
Clyde011 发表于 2026-1-19 07:46 | 显示全部楼层
你换个方式测试!先写个简单的 I2C 扫描程序,遍历 0x00 到 0x7F 的地址,看看能不能扫描到 MPU6050 的地址,要是扫描不到,说明硬件或引脚配置有问题;要是能扫描到,再查寄存器读写逻辑~
classroom 发表于 2026-1-19 11:03 | 显示全部楼层
I2C1是否被正确配置,包括引脚选择、模式(I2C)、时钟速度等。
cr315 发表于 2026-1-19 12:04 | 显示全部楼层
上拉电阻是否启用,因为I2C需要上拉。
duo点 发表于 2026-1-19 13:05 | 显示全部楼层
中断配置可能有误,还有时钟树配置是否正确
elephant00 发表于 2026-1-19 11:06 | 显示全部楼层
MPU6050的AD0引脚连接是否正确,设备地址是否为0x68。
flycamelaaa 发表于 2026-1-19 18:07 | 显示全部楼层
建议在代码中添加错误检查,使每个I2C操作都返回HAL_OK。
jcky001 发表于 2026-1-19 19:07 | 显示全部楼层
MPU6050支持400kHz,建议将ClockSpeed从100kHz提升至400kHz
onlycook 发表于 2026-1-19 21:08 | 显示全部楼层
STM32的I2C引脚需外部上拉,在.ioc中启用Open Drain模式并外部连接4.7kΩ上拉电阻
powerantone 发表于 2026-1-19 22:09 | 显示全部楼层
用示波器检查SCL/SDA波形是否有明显振荡或电压不稳
probedog 发表于 2026-1-19 14:09 | 显示全部楼层
检查是否有其他设备占用I2C总线
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