第09章 I2C通信
9.1 I2C通信协议
9.1.1 I2C通信
串口通信没有时钟线的异步全双工的协议。
案例：通信协议设计：
某个公司开发了一款芯片，可以干很多事情,比如AD转换、温湿度测量、姿态测量等等。这个芯片里的众多外设也是通过读写寄存器来控制运行的，寄存器本身也是存储器的一种，这个芯片所有的寄存器也都被分配到了一个线性的存储空间，如果我们想要读写寄存器来控制硬件电路，就至少需要定义两个字节数据，一个字节是我们要读写哪个寄存器，也就是指定寄存器的地址，另一个字节就是这个地址下存储器存的内容，写入内容就是控制电路，读出内容就是获取电路状态。这整个流程和单片机操作外设的原理是一样的。那么问题是，单片机读取自己的寄存器，可以直接通过内部的数据总线来实现，直接用指针操作就行，不需要我们操心，但是现在这个模块的寄存器在单片机的外面，要是直接把单片机内部的数据总线拽出来，把2个芯片合为一体是不现实的。所以，设计一个通信协议，在单片机外部连接少量几根线，实现单片机读写外部模块寄存器的功能。
举个例子，如果用串口实现，假设我们的数据包一共三位，前两位代表寄存器地址，后1为为数据内容进行发送。那么，新的需求又来了。
需求：
1.目前串口这个设计，是一个需要两根通信线的全双工协议，但是可以吗明显的发现，我们的这个操作流程是一种基于对话的形式来进行的，我们在整个过程中，并不需要同时进行发送或接收，发送的时候就不需要接收，接收的时候就不需要发送。这样就会导致始终存在一条信号线处于空闲状态，这就是资源的浪费。所以要求1是删掉一根通信线，只能在同一根线上进行发送和接收，也就是把全双工变成半双工。
.我们的串口通信并没有一个应答机制，也就是单片机发送了一个数据，对方有没有收到，单片 机完全不了解的，所以为了安全起见，要求增加应答机制，要求每发送一个字节，对方都要给我一个应答，每接收一个字节，我也要给对方一个应答。
3.一根线上能够同时接多个模块，单片机可以指定和任意一个模块通信，同时单片机在跟某个模块通信时，其它模块不能对正常的通信产生干扰。
4.这个串口是异步的时序，也就是发送方和接收方约定的传输速率是非常严格的，时钟不能有过大的偏差。也不能说，在传输过程中，单片机有点事，进中断了，这个时序能不能中断一下，对异步时序来说，这是不行的，单片机一个字节暂停了，接收方可是不知道的，它仍然会按照原来约定的那个速率读取，这就会导致传输出错。所以异步时序的缺点就是非常依赖硬件外设的支持，必须要有USART电路才能方便地使用，如果没有USART硬件电路地支持，那么串口是很难用软件来模拟的，虽然说软件模拟串口通信也是行得通的，但是由于异步时序，对时间要求很严格，一般我们很少用软件来模拟串口通信。所以要求是，把这个串口通信的协议改成同步的协议，另外加一条时钟线来指导对方读写，由于存在时钟线，对传输要求就不高了，单片机也可以随时暂停传输，去处理其它事情，因为暂停传输的同时，时钟线也暂停了，所以传输双方都能定格在暂停的时刻，等过一段时间再来继续，不会对传输造成影响。这就是同步时序的好处，使用同步时序就可以极大地降低单片机对硬件电路的依赖。即使没有硬件电路的支持，也可以很方便地使用软件手动翻转电平来实现通信。比如51单片机里，那个单片机就没有I2C的硬件外设，但是同样不影响51单片机进行软件模拟的I2C通信。异步时序的好处就是省一根时钟线，节省资源；缺点就是对时间要求严格，对硬件电路的依赖比较严重。同步时序的好处就是反过来，对时间要求不严格，对硬件电路不怎么依赖。在一些低端单片机，没有硬件资源的情况下，也很容易使用软件来模拟时序，缺点就是多一根时钟线。考虑到这个协议要主打下沉市场，所以需要一个同步的协议。
I2C（Inter IC Bus）是由Philips公司开发的一种通用数据总线;
两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）;
SCL时钟线满足了使用同步的时序、降低对硬件的依赖，同时同步的时序稳定性也比异步时序更高；然后只有一根SDA数据线，就满足了要求1，变全双工为半双工，一根兼具发送和接收、最大化利用资源。
同步，半双工;
满足要求1。
带数据应答；
满足要求2。
支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）。
满足要求3。
一主多从的意思就是单片机作为主机，主导I2C总线的运行，挂载在I2C总线的所有外部模块都是从机，从机只有被主机点名之后才能控制I2C总线，不能在未经允许的情况下去碰I2C总线，防止冲突。我们使用I2C的场景绝大多数都是一主多从的场景，一个单片机作为主机，挂载一个或多个模块作为从机。
多主多从：也就是多个主机，多主多从的模型，在总线上任何一个模块都可以主动跳出来，说接下来我就是主机，你们都得听我的。就像是在教室里，老师正在讲话，突然有个同学站起来说，老师，打断一下，接下来让我来说，所有同学听我指挥。但是同一个时间只能有一个人讲话，这时候就发生了总线冲突。在总线冲突时，I2C协议会进行仲裁，仲裁胜利的一方取得总线控制权，失败的一方自动变回从机。当然由于时钟线也是由主机控制的，所以在多主机的模型下，还要进行时钟同步，多主机的情况下，协议是比较复杂的。
第1个图片是套件里的MPU6050模块， 可以进行姿态测量，使用了I2C通信协议；
第2个图片是套件里的OLED模块， 可以显示字符、图片等下信息，使用了I2C通信协议；
第3个图片是AT24C02、存储器模块，51单片机教程里学习I2C的模块；
第4个图片是DS3231、实时时钟模块，也是使用I2C通信。
作为一个通信协议，I2C必须要在硬件和软件上，都作出规定，硬件上的规定，就是你的电路应该如何连接，端口的输入输出模式都是啥样的。软件上的规定，就是你的时序是怎么定义的，字节如何传输，高位先行还是低位先行，一个完整的秩序由哪些部分构成。硬件的规定和软件的规定配合起来，就是一个完整的通信协议。
9.1.2 硬件电路
所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起；
假设我们就向下图这样连接电路，那如何规定每个设备SCL和SDA地输入输出模式呢？
SCL应该好归档，因为是一主多从，主机拥有SCL地绝对控制权，所以主机的SCL可以配置成推挽输出，所有从机的SCL都配置成浮空输入或者上拉输入。数据流向是主机发送，所有从机接收。但是到SDA线这里就比较麻烦了，因为这是半双工的协议，所以主机的SDA在发送的时候是输出，在接收的时候是输入，同样，从机的SDA也会在输入和输出之间反复切换。如果能协调好输入输出的切换时机，那其实也没问题，但是这样做，如果总线时序没协调好，极有可能发生两个引脚同时处于输出的状态。
设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式；
SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右。
左边这个图就是I2C的一个典型电路模型，这是一个一主多从的模型，左边CPU就是我们的单片机，作为总线的主机，主机的权力很大，包括对SCL线的完全控制，任何时候，都是主机完全掌控SCL线，另外在空闲状态下，主机可以主动发起对SDA的控制，只有在从机发送数据和从机应答的时候，主机才会转交SDA的控制权给从机，这就是主机的权力。下面都是一系列被控IC，也就是挂载在I2C总线上的从机，这些从机可以是姿态传感器、OLED、存储器、时钟模块等等，从机的权利比较小。对于SCL时钟线，在任何时刻都只能被动的读取，从机不允许控制SCL线，对于SDA数据线，从机不允许主动发起对SDA的控制，只有主机发送读取从机的命令后，或者从机应答的时候，从机才能短暂地取得SDA地控制权，这就是一主多从模型中协议的规定。
右边这一块是SDA的结构，这里DATA就是SDA的意思，首先引脚的信号进来，都可以通过一个数据缓冲器或者是施密特触发器，进行输入，因为输入对电路没有任何影响，所以任何设备在任何时刻都是可以输入的，但是在输出的这部分，采用的是开漏输出的配置。输出低电平，这个开关管导通，引脚直接接地，是强下拉；输出高电平，这个开关管断开，引脚什么都不接，处于浮空状态，这样的话，所有的设备都只能输出低电平而不能输出高电平。为了避免高电平造成的引脚浮空，这时候就需要在总线外面，SCL和SDA各外置一个上拉电阻，这是通过一个电阻拉到高电平的，所以这是一个弱上拉。用之前二点弹簧和杆子模型来解释就是，SCL或SDA就是一根杆子，为了防止有人向上推杆子，有人向下拉杆子，造成冲突，我们就规定，所有的人不允许向上推杆子，只能选择向下拉或者放手。然后我们再外置一根弹簧向上拉，你要输出低电平，就往下拽，这跟弹簧肯定拽不赢你，所以弹簧被拉伸，杆子处于低电平状态，你要输出高电平，就放手，杆子在弹簧的拉力下，回弹到高电平。这就是一个弱上拉的高电平，但是完全不影响数据传输。这样做有什么好处呢？第一，完全杜绝了电源短路现象，保证电路的安全，所有人无论怎么拉杆子或者放手，杆子都不会处于一个被同时强拉和强推的状态，即使有多个人同时向下拉杆子，也没问题。第二，避免了引脚模式的频繁切换，开漏加弱上拉的模式，同时兼具了输入和输出的功能，你要是想输出，就去拉杆子或放手，操作杆子变化就行了，要是想输入，就直接放手，然后观察杆子高低就行了。因为开漏模式下，输出高电平就相当于断开引脚，所以在输入之前可以直接输出高电平，不需要再切换成输入模式了。第三，这个模式会有一个“线与”的现象，就是只要有一个或多个设备输出了低电平，总线就处于低电平，只有所有设备都输出高电平，总线才处于高电平，I2C可以利用这个电路特性，执行多主机模式下的时钟同步和总线仲裁，所以这里SCL虽然在一主多从模式下可以使用推挽输出，但是它仍然采用了开漏加上拉输出的模式，因为在多主机模式下会利用到这个特征。
9.1.3 I2C时序基本单元
起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平；
在I2C总线处于空闲状态时，SCL和SDA都处于高电平状态，也就是没有任何一个设备去碰SCL和SDA，SCL和SDA由外挂的上拉电阻拉高至高电平，总线处于平静的高电平状态，当主机需要进行数据收发时，首先就要打破总线的宁静，产生一个起始条件，这个其实条件就是，SCL处于高电平不去动它，然后把SDA拽下来，产生一个下降沿，当从机捕获到这个SCL高电平，SDA下降沿信号时，就会进行自身的复位，等待主机的召唤。然后在SDA下降沿之后，主机要再把SCL拽下来，拽下SCL，一方面是占用这个总线，另一方面也是为了方便我们这些基本单元的拼接，就是我们之后会保证，处理起始和终止条件，每个时序单元的SCL都是以低电平开始，低电平结束。这样这些单元拼接起来，SCL才能续得上。
终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平。
SCL先放手，回弹到高电平，SDA再放手，回弹高电平，产生一个上升沿，这个上升沿触发终止条件，同时终止条件之后，SCL和SDA都是高电平，回归到最初的平静状态。
这个起始条件和终止条件就类似串口时序里的起始位和停止位。一个完整的数据帧，总是以起始条件开始，终止条件结束。另外起始和终止都是由主机产生的，从机不允许产生起始和终止，所以在总线空闲状态时，从机必须始终双手放开，不允许主动跳出来，去碰总线。如果允许的话，那就是多主机模型了。
发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节。
起始条件之后，第一个字节，也必须是主机发送的，主机如何发送呢？就是最开始，SCL低电平，主机如果想发送0，就拉低SDA到低电平，如果想发送1，就放手，SDA回弹到高电平；在SCL低电平期间，允许改变SDA的电平，当这一位放好之后，主机就松手时钟线，SCL回弹到高电平，在高电平期间，是从机读取SDA的时候，所以高电平期间，SDA不允许变化。SCL处于高电平之后，从机需要尽快地读取SDA，一般都是在上升沿这个时刻，从机就已经读取完成了，因为时钟是主机控制的，从机并不知道什么时候就会产生下降沿了，从机要是磨磨唧唧的主机可不会等你，所以从机在上升沿时，就会立刻把数据读走。那主机在放手SCL一段时间后，就可以继续拉低SCL，传输下一位了，主机也需要在SCL下降沿之后尽快把数据放在SDA上，但是主机有时钟的主导权，所以主机并不需要那么着急，只需要在低电平的任意时刻把数据放在SDA上就行了，晚点也没关系，数据放完之后，主机再松手SCL，SCL高电平，从机读取这一位。就这样的流程，主机拉低SCL，把数据放在SDA上，主机松开SCL，从机读取SDA的数据，在SCL的同步下，依次进行主机发送和从机接收，循环8次，就发送了8位数据，也就是1个字节。
另外要注意的是，这里是高位先行，所以第一位是一个字节的最高位B7，依次是次高位...最后发送最低为B0。这个和串口是不一样的，串口时序是低位先行，这里I2C是高位先行。
另外，由于这里有时钟线去同步，所以如果主机一个字节发送一半，突然进中断了，不操作SCL和SDA了，那时序就会在中断的位置不断拉长，SCL和SDA电平都暂停变化，传输也完全暂停，等中断结束后，主机回来继续操作，传输仍然不会出问题，这就是同步时序的好处，最后就是，由于这整个时序是主机发送一个字节，所以在这个单元里，SCL和SDA全程都由主机掌控，从机只能被动读取，这就是发送一个字节的时序。
接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA） 。
释放SDA其实就相当于切换成输入模式，或者这样来理解，所有设备包括主机都始终处于输入模式，当主机需要发送的时候，就可以主动去拉低SDA，而主机在被动接收的时候，就必须先释放SDA，不要去动它，以免影响别人发送。因为总线是“线与”的特征，任何一个设备拉低了，总线就是低电平，如果你接收的时候，还拽着SDA不放手，那别人无论发什么数据，总线始终都是低电平，你自己给它拽着不放，还让别人怎么发送呢。所以主机在接收之前，需要先释放SDA。
从流程上来看，接收一个字节和发送一个字节是非常相似的，区别就是发送一个字节是，低电平主机发数据，高电平从机读数据；而接收一个字节是，低电平从机放数据，高电平主机读数据。
主机在接收之前要先释放SDA，然后这时从机就取得了SDA的控制权，从机需要发送0，就把SDA拉低，从机需要发送1，就放手，SDA回弹高电平；然后同样的，低电平变换数据，高电平读取数据。下图SDA时序实线部分表示主机控制的电平，虚线部分表示从机控制的电平，SCL全程由主机控制，SDA主机在接受前要释放，交由从机控制。之后还是一样，因为SCL始终是由主机控制的，所以从机的数据变换基本都是贴着SCL下降沿进行的；而主机可以在SCL高电平的任意时刻读取，这就是接收一个字节的时序。
应答机制分为发送应答和接收应答，它们的时序分别和发送一个字节，接收一个字节的其中一位是相同的。可以理解位发送给一位和接收一位，这一位就用来做应答。
发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答；
接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）。
右图：我们在调用发送一个字节之后，就要紧跟着接收应答的时序，用来判断从机有没有收到刚才给它的数据，如果从机收到了，那在应答位这里，主机释放SDA的时候，从机就应该立刻把SDA拉下来，然后在SCL高电平期间，主机读取应答位，如果应答位为0，就说明从机确实收到了。这个场景就是，主机刚发送一个字节，然后说有没有人收到啊，我现在要把SDA放手了哈，如果有人收到的话，就把SDA拽下来，然后主机高电平读取数据，发现，确实有人给它拽下来了，那就说明有人收到了；如果主机发现，我松手了，结果这个SDA就跟着回弹到高电平了，那就说明没有人回应我，刚发的一个字节可能没人收到，或者它收到了但是没给我回应，这就是发送一个字节，接收应答的流程。
左图：同理，在接收一个字节之后，我们也要给从机发送一个应答位，发送应答位的目的是告诉从机，你是不是还要继续发；如果从机发送一个数据后，得到了主机的应答，那从机就还会继续发送，如果从机没得到主机的应答，那从机就会认为，我发送了一个数据，但是主机不理我，可能主机不想要了吧，这时从机就会乖乖地释放SDA，交出SDA的控制权，防止干扰主机之的操作。
9.1.4 I2C时序
我们的I2C是一主多从的模型，主机可以访问从线上的任何一个设备，那如何发出指令，来确定要访问的是哪个设备呢，这就需要首先把每个设备都确定一个唯一的设备地址，从机设备地址就相当于每个设备的名字，主机在起始条件之后，要先发送一个字节叫一下从机名字，所有从机都会收到第一个字节，和自己的名字进行比较，如果不一样，则认为主机没有叫我，之后的时序我就不管了，如果一样，就说明，主机现在在叫我，那我就响应之后主机的读写操作。在同一条I2C总线里，挂载的每个设备地址必须不一样，否则主机叫一个地址，有多个设备响应，就乱套了。
从机设备地址，在I2C协议标准里分为7位地址和10位地址，目前只讲7位地址的模式，因为7位地址比较简单而且应用范围最广。在每个I2C设备出厂时，厂商都会为它分配一个7位的地址，这个地址具体是什么可以在芯片手册里找到。
比如MPU6050这个芯片的地址是1101 000；AT24C02的7位地址是1010 000。一般不同型号的芯片地址都是不同的，相同型号的芯片地址都是一样的。那如果有相同的芯片挂载在同一条总线上怎么办呢？这就需要用到地址中的可变部分了，一般器件地址的最后几位是可以在电路中改变的，比如MPU6050的最后一位，就可以由板子上的AD0引脚确定，这个引脚接低电平，那它的地址就是1101 000，这个引脚接高电平，那它的地址就是1101 001；比如AT24C02的最后三位，都可以分别由这个板子上的A0、A1、A2引脚确定，比如A0引脚接低电平，地址对应的位就是0，接高电平对应的位就是1，A17、A2也是同理。一般I2C的从机设备地址，高位都是由厂商确定的，低位可以由引脚来灵活切换，这样即使相同型号的芯片，挂载在同一个总线上，也可通过切换地址低位的方式，保证每个设备的地址都不一样，这就是I2C设备的从机地址。
指定地址写；
对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）。
Slave Address：从机地址；
Reg Address：某个设备内部的寄存器地址。
空闲状态，它两都是高电平， 然后主机需要给从机写入数据的时候；首先SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始条件（Start,s），在起始条件之后，紧跟着的时序，必须是发送一个字节的时序，字节的内容，必须是从机地址+读写位，正好从机地址是7位，读写位是1位，加起来是一个字节，8位，发送从机地址，就是确定通信的对象，发送读写位，就是确定我们接下来是要写入还是要读出。具体发送的时候，在这里，低电平期间，SDA变换数据，高电平期间，从机读取SDA，绿色的线标明了从机读到的数据，比如上如所示波形，从机收到的第一位就是高电平1，然后SCL低电平，主机继续变换数据，因为第二位还是1，所以这里SDA电平没有变换，然后SCL高电平，从机读到第二位是1，之后继续，低电平变换数据，高电平读取数据，第三位就是0，这样持续8次，就发送了一个字节数据。其中这个数据的定义是，高7位表示从机地址，比如这个波形下，主机寻找的地址就是1101 000，这个就是MPU6050的地址；然后最低为表示读写位，0表示，之后的时序，主机要进行写入操作；1表示之后的时序主机要进行读出操作，这里是0说明之后我们要进行写入操作。目前，主机发送了一个字节，字节的内容转换为16进制，高位先行，就是0xD0，然后根据协议规定，紧跟着的单元，就得是接收从机的应答位（Receive Ack,RA）,在这个时刻，主机要释放SDA，由于SDA被从机拽住了，所以主机松手后，SDA并没有回弹高电平，这个过程就代表从机产生了应答，最终高电平期间，主机读取SDA，发现是0，就说明我进行寻址，有人给我应答了，传输没问题；如果主机读取SDA，发现是1，就说明我进行寻址，应答位期间，我松手了，但是没拽住它，没人给我应答，那就直接产生停止条件，并提示一些信息，这就是应答位。然后从机产生上升沿，从机释放SDA，交出SDA的控制权，因为从机要在低电平尽快变换数据，所以这个上升沿和SCL的下降沿几乎是同时发生的。继续往后，之前我们读写位给了0，所以我们继续发送一个字节，同样的时序，再来一遍，第二个字节，就可以送到指定设备的内部了。从机设备可以自己定义第二个字节和后续字节的用途，一般第二个字节可以是寄存器地址或者是指令控制字等，比如MPU6050定义的第二个字节就是寄存器地址；AD转换器，第二个字节可能就是指令控制字；存储器第二个字节可能就是存储器地址。接着是从机应答，主机释放SDA，从机拽住SDA，SDA表现为低电平，主机收到应答位为0，表示收到了从机的应答。然后继续，同样的流程再来一遍，主机再发送一个字节，这个字节就是主机想要写入到0x19地址寄存器的内容了，最后是接收应答位。如果主机不需要继续传输了，就可以产生停止条件（Stop,p），再停止条件之前，先拉低SDA，为后续SDA的上升沿做准备，然后释放SCL，再释放SDA，这样就产生了SCL高电平期间，SDA的上升沿，这样一个完整的数据帧就拼接完了。
这个数据帧的作用就是，对于指定从机地址位1101 000的设备，在其内部0x19地址的寄存器中，写入0xAA这个数据。
当前地址读；
对于指定设备（Slave Address），在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据（Data）。
最开始，还是SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始条件， 起始条件开始后，主机必须首先调用发送一个字节，来进行从机的寻址和指定读写标志位，比如图示的波形，表示本次寻址的目标是1101 000的设备，同时，最后一位读写标志为1，表示主机接下来需要读取数据，紧跟着发送一个字节之后，接收一下从机应答位，从机应答0，代表从机收到了第一个字节，在从机应答之后，从这里开始，数据的传输方向就要反过来了，因为主机刚刚发了读的命令，所以主机就不能再继续发送了，要把SDA的控制权交给从机，主机调用接收一个字节的时序，进行接收操作。从机得到主机的允许后，可以再SCL低电平期间，写入SDA，然后主机再SCL高电平期间读取SDA，那最终，主机在SCL高电平期间，依次读取8位，就接收到了从机发送的一个字节数据0000 1111也就是0x0F，那这个0x0F是从机哪个寄存器的数据呢?在读的过程中，I2C协议的规定是，主机进行寻址时，一旦读写标志位给1了，下一个字节就要立马转为读的时序，所以主机还来不及指定，我想要读哪个寄存器，就得开始接收了，所以这里没有指定地址的这个环节，那主机并没有指定寄存器的地址，从机到底该发哪个寄存器的数据呢？就需要用到上面说的，当前地址指针了，在从机中，所有的寄存器被分配到了一个线性区域中，并且会有一个单独的指针变量，指示着其中一个寄存器，这个指针上电默认一般指向0地址，并且每写入一个字节和读出一个字节后，这个指针就会自动自增一次，移动到下一个位置，那么在调用当前地址读的时序时，主机没有指定要读哪个地址，从机就会返回当前指针指向的寄存器的值。
那假设，刚刚调用了这个指针地址写的时序，在0x19的位置写入了0xAA，那么指针就会+1，移动到0x1A的位置，再调用当前地址读的时序，返回的就是0x1A地址下的值，如果在调用一次返回的就是0x1B地址下的值，依次类推。这就是当前地址读时序的操作逻辑，由于当前地址读并不能指定读的地址，所以这个时序用的不是很多。
指定地址读；
对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，读取从机数据（Data）。
最开始，仍然是启动条件， 然后发送一个字节进行寻址，这里指定从机地址是1101000，读写标志位是0，代表我要进行写的操作，经过从机应答之后，再发送一个字节；第二字节用来指定地址，这个数据就写入到了从机的地址指针里了，也就说说从机接收到这个数据之后，它的寄存器指针就指向了0x19这个位置，之后我们要写入的数据，不给它发，而是直接再来个起始条件，这个Sr(Start Repeat)的意思就是重复起始条件，相当于另起一个时序，因为指定读写标志位只能是跟着起始条件的第一个字节，所以如果想切换读写方向，只能再来个起始条件，然后起始条件后，重新寻址并且指定读写标志位，此时读写标志位是1，代表我要开始读了。接着主机接收一个字节，这个字节就是0x19地址下的数据。这就是指定地址读。在写入时序后面也可以再加一个停止条件，这样也行，这样的话，这就是两个完整的时序了。先起始，写入地址，停止，因为写入的地址会存在地址指针里面，所以这个地址并不会因为时序的停止而消失，我们就可以再起始，读当前位置，停止。这样两条时序，也可以完成任务。但是I2C官方规定的复合格式是一整个数据帧，就是先起始，再重复起始，再停止，相当于把两条时序拼接成1条了。
如果指向读一个字节就停止的话，一定要给从机发个非应答（Send Ack，SA），非应答就是该主机应答的时候，主机不把SDA拉低，从机读到SDA为1，就代表主机没有应答，从机收到非应答之后，就知道主机不想要再继续了，从机就会释放总线，把SDA的控制权交还给主机。如果主机读完仍然给从机应答了，从机就会认为主机还想要数据，就会继续发送下一个数据，而这时，主机如果想要产生停止条件，SDA可能就会因为被从机拽住了，而不能正常弹回高电平。如果主机想连续读取多个字节，就需要再最后一个字节给非应答，而之前的所有字节都要给应答。简单来说就是主机如果给应答了，从机就会继续发，主机给非应答了，从机就不会再发了，交出SDA的控制权。从机控制SDA发送一个字节的权利，开始于读写标志位1，结束于主机给应答为1，这就是主机给从机发送应答位的作用。
9.2 MPU6050简介
9.2.1 MPU6050简介
MPU6050是一个6轴姿态传感器，可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度、角速度参数，通过数据融合，可进一步得到姿态角（欧拉角），常应用于平衡车、飞行器等需要检测自身姿态的场景；
欧拉角是什么：以飞机为例，欧拉角就是飞机机身相对于初始3个轴的夹角:飞机机头下倾或者上仰，这个轴的夹角叫做俯仰，Pitch；飞机机身左翻滚或者右翻滚，这个轴的夹角叫作滚转，Roll；飞机机身保持水平，机头向左转或者向右转向，这个轴的转向叫做偏航，Yaw。
为了保持飞机姿态平稳，那么得到一个精确且稳定的欧拉角就至关重要；但是可惜的是，加速度计、陀螺仪、磁力计任何一种传感器都不能获得精确且稳定的欧拉角，要想获得精确且稳定的欧拉角，就必须进行数据融合，把这几种传感器的数据结合起来，综合多种传感器的数据，取长补短，这样才能获得精确且稳定的欧拉角。常见的数据融合算法，一般有互补滤波、卡尔曼滤波等等，这就涉及到惯性导航领域里，姿态结算的知识点了。本节课的侧重点是I2C通信，最终的程序现象就是把这些传感器的原始数据读出来，显示在OLED上，就结束了。所以有关姿态解算的内容暂时不会涉及。
3轴加速度计（Accelerometer）：测量X、Y、Z轴的加速度；
在XYZ轴，这个芯片内部都分别布置了一个加速度计。如下图所示：水平的这根线是感应轴线，中间是一个具有一定质量、可以左右滑动的小滑块，左右各有一个弹簧顶着它。如果把这个东西拿在手上，来回晃，中间这个小滑块就会左右移动去压缩或者拉伸两边的弹簧，当滑块移动时，就会带动上面的电位器滑动，这个电位器其实就是一个分压电阻，然后我们测量电位器输出的电压，就能得到小滑块所受到的加速度值了。这个加速度计，实际上就是一个弹簧测力计，根据就牛顿第二定律，F=ma，我们想测量加速度a，就可以找一个单位质量的物体，测量它所受的力F就行了。
加速度计具有静态稳定性，不具有动态稳定性。
3轴陀螺仪传感器（Gyroscope）：测量X、Y、Z轴的角速度。
当中间的旋转轮高速旋转时，根据角动量守恒的原理，这个旋转轮具有保持它原有角动量的趋势，这个趋势可以保持旋转轴方向不变，当外部物体的方向转动时，内部的旋转轴方向并不会转动，这就会子啊平衡环连接处产生角度偏差，如果我们在连接处放一个旋转的电位器，测量电位器的电压，就能得到旋转的角度了。从这里分析，陀螺仪是可以直接得到角度的，但是我们这个MPU6050的陀螺仪，并不能直接测量角度，可能是结构的差异或者是工艺的限制。我们这个芯片测量的实际上是角速度，而不是角度。
如果想通过角速度得到角度，只需要对角速度进行积分即可，角速度积分，就是角度，和加速度计测角度也是一样。这个角速度积分得到的角度也有局限性，就是当物体静止时，角速度值会因为噪声无法完全归零，然后经过积分的不断累积，这个小噪声就会导致计算出来的角度产生缓慢的漂移。也就是角速度积分得到的角度经不起时间的考验。不过这个角度呢，无论是运动还是静止都是没问题的，不会受物体运动的影响。
所以总结下来就是，陀螺仪具有动态稳定性、不具有静态稳定性。
加速度计具有静态稳定性，不具有动态稳定性;陀螺仪具有动态稳定性、不具有静态稳定性。这两种传感器的特性正好互补，所以我们取长补短，进行一下互补滤波。就能融合得到静态和动态都稳定的姿态角了。
如果芯片里再集成一个3轴的磁场传感器，测量XYZ轴的磁场强度，那就叫做9轴传感器；如果再集成一个气压传感器，测量气压大小，那就叫做10轴传感器。一般气压值反应的是高度信息，海拔越高，气压越低，所以气压计是单独测量垂直地面的高度信息的。
9.2.2 MPU6050参数
16位ADC采集传感器的模拟信号，量化范围：-32768~32767
加速度计满量程选择：±2、±4、±8、±16（g）
-32768~32767对应±2、±4、±8、±16等模拟量。
陀螺仪满量程选择： ±250、±500、±1000、±2000（°/sec）
-32768~32767对应±250、±500、±1000、±2000（°/sec）等模拟量。
可配置的数字低通滤波器
可以配置寄存器来选择对输出数据进行低通滤波，如果觉得输出数据抖动太厉害，就可以加一点低通滤波。这样输出数据就会平缓一些。
可配置的时钟源
可配置的采样分频
上面两个参数是配合使用的，时钟源经过分频器的分频，可以为AD转换和内部其它电路提供时钟。控制分频系数就是，就可以控制AD转换的快慢了。
I2C从机地址：1101000（AD0=0）
1101001（AD0=1）
在程序中，如果用16进制表示上述7位地址，一般有两种表示方式，以1101000为例：
第一种，单纯地把这7位二进制数转换为16进制，这里110 1000低4位和高3位切开，转换16进制就是0x68，所以有的地方就说MPU6050的从机地址是0x68；如果认为0x68是从机地址的话，在发第一个字节时，要先把0x68左移1位，在按位或上读写位，读1写0。
第二种，把0x68左移一位后的数据当作从机地址，0x68左移一位之后是0xD0，那种这样MPU6050的从机地址就是0xD0，这时，在实际发送第一个字节时，如果要写，就把0xD0当作第一个字节，如果要读，就把0xD0或上0x01,即0xD1当作第一个字节。这种表示方式就不需要进行左移的操作了。或者说这种表示方式是把读写位也融入到从机地址里了。
9.2.3 硬件电路
LDO：低压差线性稳压器。
右边MPU6050芯片：芯片本身的引脚是非常多的，包括时钟、I2C通信引脚、供电、帧同步等等，不过这里很多引脚我们都用不到，还有一些引脚，是这个芯片的最小系统里的固定连接，这个最小系统电路，一般手册里都会有。
左下角：引出来的引脚有VCC和GND，这两个引脚是电源供电，然后SCL和SDA，SCL和SDA，在模块内部已经内置了两个4.7K的上拉电阻了，所以在接线的时候，直接把SCL和SDA接在GPIO口就行了。不需要再在外面另外接上拉电阻了。XCL和XDA，这两个是芯片里面的主机I2C通信引脚，设计这两个引脚是为了扩展芯片功能，MPU6050是一个6轴姿态传感器，但是只有加速度计和陀螺仪的6个轴，融合出来的姿态角是有缺陷的，这个缺陷就是绕Z轴的角度，也就是偏航角，它的漂移无法通过加速度计进行纠正。就相当于坐在车里，不看任何窗户，然后辨别当前车子的行驶方向，短时间内可以通过陀螺仪得知方向的变化，从而确定变化后的行驶方向，但是时间一长，车子到处转弯，没有稳定的参考了，就会迷失方向，所以这时候就要带个指南针在上边，提供长时间的稳定偏航角进行参考。XCL和XDA，通常就是用于外界磁力计或者气压计，当接上磁力计或气压计之后，MPU6050的主机接口可以直接访问这些扩展芯片的数据。把这些扩展芯片的数据读取到MPU6050里面，在MPU6050里面，会有DMP单元进行数据融合和姿态解算。当然如果不需要MPU6050的姿态解算功能的话，也可以把这个磁力计或者气压计直接挂载在SCL和SDA这条总线上，因为I2C本来就可以挂载很多设备，所以把多个设备挂载在一起也是没问题的。这是XCL和XDA的用途。
AD0：接低电平的话，7位从机地址就是1101 000；接高电平的话，7位从机地址就是1101 001。电路中可以看到，有一个电阻，默认弱下拉到低电平了。所以引脚悬空的话，就是低电平。如果想接高电平，就可以把AD0直接引到VCC，强上拉至高电平。
INT：终端输出引脚，可以配置芯片内部的一些事件，来触发中断引脚的输出，比如数据准备好了，I2C主机错误等等。另外芯片内部还内置了一些实用的小功能，比如自由落体检测、运动检测、零运动检测等。这些信号都可以触发INT引脚产生电平跳变，需要的话可以进行中断信号的配置，如果不需要的话，就可以不配置。
LDO:供电的逻辑，从手册里可以查到，这个MPU6050芯片的VDD供电是2.375~3.46V，属于3.3V供电的设备，不能直接接5V，所以为了扩大供电范围，这个模块的设计者就加了个3.3V的稳压器，输入端电压VCC_5V可以在3.3V到5V之间，然后经过3.3V的稳压器，给芯片端供电。右边的电源指示灯，只要3.3V端有电，电源指示灯就会亮，所以这一块需不需要可以根据项目要求来。如果已经有了稳定的3.3V电源了，就不再需要这一部分了。
引脚 |
功能 |
VCC、GND |
电源 |
SCL、SDA |
I2C通信引脚 |
XCL、XDA |
主机I2C通信引脚 |
AD0 |
从机地址最低位 |
INT |
中断信号输出 |
9.2.4 MPU6050框图
左上角是时钟系统，有时钟输入脚和输出脚，不过我们一般使用内部时钟。硬件电路那里,CLKIN直接接了GND，CLKOUT没有引出，所以这部分不需要过多关心。
下面灰色的部分就是芯片内部的传感器，这个芯片还内置了一个温度传感器，用它来测量温度也是没问题的。这么多传感器本质上也都相当于可变电阻，通过分压后，输出模拟电压，然后通过ADC，进行模数转换，转换完成之后，这些传感器的数据同一都放到数据寄存器中，我们读取数据寄存器就能得到传感器测量的值了。这个芯片内部的转换，都是全自动进行的，就类似我们之前学的AD连续转换+DAM转运，每个ADC输出，对应16位的数据寄存器，不存在数据覆盖的问题，我们配置好转换频率之后，每个数据就自动以我们设置的频率刷新到数据寄存器，我们需要数据的时候，直接来读就行了。每个传感器都有个自测单元（Self test），这部分是用来验证芯片好坏的，当启动自测后，芯片内部就会模拟一个外力施加在传感器上，这个外力导致传感器数据会比平时大一些，那如何进行自测呢？我们可以线使能自测，读取数据；再失能自测，读取数据，两个数据一相减，得到的数据叫自测响应，这个自测响应，芯片手册里给出了一个范围，如果自测响应在这个范围内，就说明芯片没有问题，如果不在，就说明芯片可能坏了，使用的话就要小心点。
Charge Pump：电荷泵，或者叫充电泵，CPOUT引脚需要外接一个电容，什么样的电容在手册里有说明，电荷泵是一种升压电路，在其它地方也有出现过，比如我们用的OLED屏幕，里面就有电荷泵进行升。
电荷泵的升压原理：首先电池和电容并联，电池给电容充电，充满之后，电容也相当于一个5V的电池了，然后修改电路的接法，让电源与电容串联起来，这样就相当于输出10V电压了，不过由于电容电荷较少，用一下就不行了，所以这个并联、串联的切换速度要快，乘电容还没放电完，就要及时并联充电，这样一直持续，并联充电、串联放电、并联充电、串联放电，然后后续在加个电源滤波，就能进行平稳地升压了。这就是电荷泵地升压原理。
由于陀螺仪内部是需要一个高电压支持的， 所以这里设计了一个电荷泵进行升压，这个升压过程是自动的，不需要我们管。
右边这一大块就是寄存器和通信接口的部分了。
中断状态寄存器：可以控制内部的哪些事件到中断引脚的输出；
FIFO：先入先出寄存器，可以对数据流进行缓存；
Config Registers（配置寄存器）：可以对内部的各个电路进行配置；
传感器寄存器：也就是数据寄存器，存储了各个传感器的数据；
工厂校准：这个意思就是内部的传感器都进行了校准；
Digital Motion Processor（DMP）:数字运动处理器，是芯片内部自带一个姿态解算的硬件算法，配合官方的DMP库，可以进行姿态解算；
FSYNC：帧同步；
上面部分用于和STM32通信，下面这一部分是主机的I2C通信接口，用于和MPU6050扩展的设备进行通信；
Serial Interface Bypass Mux：接口旁路选择器，就是一个开关，如果拨到上面，辅助的I2C引脚就和正常的I2C引脚接到一起，这样两路总线就合在一起了，STM32可以控制所有设备;如果拨到下面，辅助的I2C引脚就由MPU6050控制，两条I2C总线独立分开。
Bias&LDO：供电部分。
9.2.5 MPU6050器件说明书
略
9.2.6 MPU6050寄存器映像手册
寄存器总表：
第1列是16进制表示的寄存器地址；第2列是十进制表示的寄存器地址；第3列是寄存器的名称；第4列是读写权限，RW代表可读可写，R代表只读；后面是寄存器内的每一位的名字。
| 寄存器英文名称 | 中文名称 | |
| SMPLRT_DIV | 采样分频器 |
|
| CONFIG | 配置寄存器 | |
| GYRO_CONFIG | 陀螺仪配置寄存器 | |
| ACCEL_CONFIG | 加速度计配置寄存器 | |
| ACCEL_XOUT_H | 数据寄存器 | 加速度计XYZ轴 （_H表示高8位，_L表示低8位） |
| ACCEL_XOUT_L | ||
| ACCEL_YOUT_H | ||
| ACCEL_YOUT_L | ||
| ACCEL_ZOUT_H | ||
| ACCEL_ZOUT_L | ||
| TEMP_OUT_H | 温度传感器 （_H表示高8位，_L表示低8位） |
|
| TEMP_OUT_L | ||
| GYRO_XOUT_H | 陀螺仪XYZ轴 （_H表示高8位，_L表示低8位） |
|
| GYRO_XOUT_L | ||
| GYRO_YOUT_H | ||
| GYRO_YOUT_L | ||
| GYRO_ZOUT_H | ||
| GYRO_ZOUT_L | ||
| PWR_MGMT_1 | 电源管理寄存器1 | |
| PWR_MGMT_2 | 电源管理寄存器2 | |
| WHO_AM_I | 器件ID号 | |
（1）SMPLRT_DIV（采样分频器） ：里面的8位作为一个整体，作为分频值，这个寄存器可以配置采样频率的分频系数，简单来说就是分频越小，内部的AD转换越快，数据寄存器刷新就越快；反之越慢
采样频率（数据刷新率） = 陀螺仪输出时钟频率/(1+分频值)
这个时钟就是我们刚才说的那个时钟源， 内部晶振、陀螺仪晶振和外部时钟引脚的方波，这里直接就是以外陀螺仪晶振作为例子了，陀螺仪时钟/这个寄存器指定的分频系数，就是采样频率。不使用低通滤波器时，陀螺仪时钟为8KHz，使用滤波器了，时钟就是1KHz了。
（2）CONFIG（配置寄存器）：配置寄存器，内部有两部分，外部同步设置和低通滤波器配置。
低通滤波器，可以选择上表所示各个参数，这个低通滤波器可以让输出数据更加平滑，配置滤波器参数越大，输出数据抖动就越小，0是不使用低通滤波器，陀螺仪时钟为8KHz，之后使用了滤波器，陀螺仪时钟就是1KHz， 最大的参数是保留位，没有用到。
（3）GYRO_CONFIG（陀螺仪配置寄存器）：高3位是XYZ轴的自测使能位，中间两位是满量程选择位，后面三位没用到
自测的用法：
自测响应 = 自测使能时的数据-自测失能时的数据
上电后，先使能自测，读取数据，再失能自测，读取数据，两者相减得到自测响应。如果在下图所示范围里，芯片就通过了自测。
满量程选择：量程越大，范围越广，量程越小，分辨率越高。
（4）ACCEL_CONFIG（加速度计配置寄存器）：
高三位是自测使能位，中间两位是满量程选择，最后三位是配置高通滤波器的，这个高通滤波器就是内置小功能，运动检测用到的，对数据输出没有影响。
（5） 加速度计数据寄存器
我们想读取数据的话，直接读取数据寄存器就行了。
这是一个16进制的有符号数，以二进制补码的方式存储，我们读出高8位和低8位，高位左移8次，或上低位数据，最后再存在一个int16_t的变量里， 这样就可以得到数据了。
（6）温度传感器数据寄存器
（7）陀螺仪数据寄存器
（8）电源管理寄存器1
第1位、设备复位， 这一位写1，所有寄存器都恢复到默认值；
第2位、睡眠模式，这一位写1，芯片睡眠，芯片不工作，进入低功耗；
第3位、循环模式，这一位写1，设备进入低功耗，过一段时间，启动一次，并且唤醒的频率，由下一个寄存器的高2位确定
第5位、温度传感器失能，写1之后，禁用那日不的温度传感器；
最后3位、用来选择系统时钟来源。
上表： 内部晶振、XYZ轴陀螺仪晶振、外部引脚的两个方波，一般我们选择内部晶振或者陀螺仪晶振。
（9）电源管理寄存器2
后面6位可以分别控制6个轴进入待机模式，如果只需要部分轴的数据，可以让其它轴待机，这样比较省电。
（10）器件ID号 
这个寄存器是只读的，ID号不可以修改，ID号中间这6位固定为110100，实际上这个ID号就是这个芯片的I2C地址，它的最高位和最低为其实都是0，那读出这个寄存器，值就固定位0x68。AD0引脚的值并不反映在这个寄存器上，意思就是，之前我们说过这个I2C地址可以通过AD0引脚进行配置， 但是这里的ID号的最低位是不随AD0引脚变化而变化的，读出ID号，始终都是0x68，当然这个ID号也不是非要和I2C地址一样。
所有的寄存器上电默认值都是0x00，除了下面这两个。
117是器件ID号，107是电源管理寄存器1，默认是0x40，也就是 次高位为1，这里次高位是SLEEP，所以这个芯片上电默认就是睡眠模式，我们在操作它之前，要先记得接触睡眠，否则操作其它寄存器是无效的。
9.3 软件I2C读写MPU6050
9.3.1 硬件电路
9.3.2 软件部分
（1）复制《OLED显示屏》工程并改名为《软件I2C读写MPU6050》
（2）添加驱动文件
（3） MyI2C.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
/*封装SCL电平翻转函数*/
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_10,(BitAction) BitValue);
Delay_us(10);
}
/*封装SDA电平翻转函数*/
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_11,(BitAction) BitValue);
Delay_us(10);
}
/*封装读取SDA函数*/
uint8_t MyI2C_R_SDA(void)
{
uint8_t BitValue;
BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11);
Delay_us(10);
return BitValue;
}
/*初始化函数*/
/*我们使用的是软件I2C，所以库函数I2C不用看了，自己实现*/
/*
第1个任务：把SCL和SDA都初始化为开漏输出模式
第2个任务：把SCL和SDA置高电平
*/
void MyI2C_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //把GPIO端口配置成开漏输出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11); //释放总线，让SCL和SDA处于高电平
}
/*I2C起始条件函数*/
void MyI2C_Start(void)
{
MyI2C_W_SDA(1); //释放SCL和SDA，让SCL和SDA处于空闲状态，为了能够兼容重复起始条件，将释放SDA放在前面
MyI2C_W_SCL(1);
MyI2C_W_SDA(0); //先拉低SDA
MyI2C_W_SCL(0); //再拉低SCL
}
/*I2C终止条件函数*/
/*stop开始时，SCL和SDA都已经是低电平了，但是在释放时序单元开始时，SDA不一定是低电平，为了确保之后释放SDA能产生上升沿，
所以再时序单元开始时先拉低SDA，然后再释放SCL、释放SDA*/
void MyI2C_Stop(void)
{
MyI2C_W_SDA(0);
MyI2C_W_SCL(1);
MyI2C_W_SDA(1);
}
/*I2C发送字节函数*/
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t i;
for(i=0;i<8;i++) //循环发送8位数
{
MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80>>i)); //在SCL处于低电平状态，将数据发送出去
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，从机立刻把刚才放在SDA的数据读走
MyI2C_W_SCL(0); //再拉低SCL，驱动时钟走一个脉冲，可以继续放下一位数据
}
}
/*接收字节函数*/
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{
uint8_t i,Byte = 0x00;
MyI2C_W_SDA(1); //主机释放SDA，把权限交给从机
for(i=0;i<8;i++)
{
MyI2C_W_SCL(1); //主机释放SCL，这时就能读取数据了
if(MyI2C_R_SDA() == 1){ Byte |= (0x80 >> i); } //读取数据
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL，开始读取下一位数据
}
return Byte;
}
/*I2C发送应答函数*/
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{
MyI2C_W_SDA(AckBit); //函数进来时，SCL处于低电平状态，主机把数据放到SDA上。
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，从机立刻把刚才放在SDA的数据读走
MyI2C_W_SCL(0); //再拉低SCL，驱动时钟走一个脉冲，可以继续放下一位数据
}
/*I2C接收应答函数*/
/*函数进来时，SCL低电平，主机释放SDA，防止干扰从机*/
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
uint8_t AckBit;
MyI2C_W_SDA(1); //主机释放SDA，然后从机把应答位放在SDA上
MyI2C_W_SCL(1);
AckBit = MyI2C_R_SDA(); //主机读取应答位
MyI2C_W_SCL(0); //SCL低电平，进入下一个时序单元
return AckBit;
}
（4） MyI2C.h
#ifndef __MYI2C_
#define __MYI2C_
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue);
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue);
uint8_t MyI2C_R_SDA(void);
void MyI2C_Init(void);
void MyI2C_Start(void);
void MyI2C_Stop(void);
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte);
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void);
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit);
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void);
#endif
（5） MPU6050_Reg.h
/*定义我们要用到的MPU6050内部寄存器的名称*/
#ifndef __MPU6050_
#define __MPU6050_
#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
（6） MPU6050.c
#include "stm32f10x.h" //Device header
#include "MyI2C.h"
#include "MPU6050_Reg.h"
#define MPU6050_ADDRESS 0xD0 //MPU6050的从机地址
/*使用I2C向MPU6050发送数据*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)
{
MyI2C_Start();
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);
MyI2C_ReceiveAck();
MyI2C_SendByte(RegAddress);
MyI2C_ReceiveAck();
MyI2C_SendByte(Data);
MyI2C_ReceiveAck();
MyI2C_Stop();
}
/*使用I2C向MPU6050读取数据*/
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
MyI2C_Start();
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);
MyI2C_ReceiveAck();
MyI2C_SendByte(RegAddress);
MyI2C_ReceiveAck();
MyI2C_Start(); //重新指定起始位
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS|0xD1); //现在要让MPU6050写地址，最后一位通过或操作变为1
MyI2C_ReceiveAck();
Data = MyI2C_ReceiveByte();
MyI2C_Stop();
return Data;
}
/*MPU6050初始化通信函数*/
void MPU6050_Init(void)
{
MyI2C_Init();
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01); //配置电源管理寄存器1
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00); //配置电源管理寄存器2
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09); //配置分频寄存器，10分频
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG,0x06); //配置配置寄存器
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18); //配置陀螺仪配置寄存器
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18); //配置陀螺仪配置寄存器
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18); //配置加速度计配置寄存器
}
/*获取MPU6050ID号的函数*/
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);
}
/*获取MPU6050数据寄存器的函数*/
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;
}
（7） MPU6050.h
#ifndef __MPU6050_
#define __MPU6050_
void MPU6050_Init(void);
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data);
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress);
uint8_t MPU6050_GetID(void);
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX,int16_t *AccY,int16_t *AccZ,
int16_t *GyroX,int16_t *GyroY,int16_t *GyroZ);
#endif
（8） mian.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h" // 调用延时头文件
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"
int16_t AX,AY,AZ,GX,GY,GZ;
uint8_t ID;
int main(void)
{
OLED_Init(); // 初始化OLED屏幕
MPU6050_Init();
// MPU6050_WriteReg(0x6B,0x00); //向MPU6050写入数据前，要先解除电源管理寄存器2的睡眠模式
// MPU6050_WriteReg(0x19,0x66); //向采样分频器写入0x66
// uint8_t ID = MPU6050_ReadReg(0x75); //读取ID寄存器
// uint8_t Data = MPU6050_ReadReg(0x19); //读取ID寄存器
// OLED_ShowHexNum(1,1,Data,2);
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);
}
}
9.4 I2C通信外设
9.4.1 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；
固定多主机：一个教室里多位老师发言，学生不允许发言；
可变多主机：教室里的一个或多个学生均可发言。STM32是按照可变多主机设计的。
支持7位/10位地址模式；
支持不同的通讯速度，标准速度(高达100 kHz)，快速(高达400 kHz)；
这个标准速度是协议规定的标准速度，也就是说如果某个设备声称支持快速的I2C，那它就最大支持400KHz的时钟频率，当然，作为一个同步协议，这个时钟并不严格，所以只要不超过这个最大频率，多少都可以，所以这个频率的具体值，我们一般关注不多。
支持DMA；
在多字节传输的时候，可以提高传输效率，比如指定地址读多字节或写多字节的时序，如果我想要连续读或写非常多的字节，那用一下DMA自动帮我们转运数据，这个过程效率就会大大提升。如果只有几个字节，那就没必要用DMA了。
兼容SMBus协议；
SMBus(System Management Bus):系统管理总线，SMBus是基于I2C总线改进而来的，主要用于电源管理系统中，SMBus和I2C非常像，所以STM32的I2C外设计就顺便兼容了一下SMBus。
STM32F103C8T6 硬件I2C资源：I2C1、I2C2。
使用软件I2C，想开几路开几路。
9.4.2 STM32的I2C外设框图
左边是这个外设的通信引脚SDA和SCL ，这就是I2C通信的两个引脚，SMBALERT是SMBus用的，I2C用不到。像这种外设模块引出来的引脚，一般都是借用GPIO口的复用模式与外部世界相连的，具体是复用在了哪个GPIO口呢？
上面这一步分，是SDA，也就是数据控制部分， 数据收发的核心部分是这里的数据寄存器和数据移位寄存器，当我们需要发送数据时，可以把一个字节数据写到数据寄存器DR，当移位寄存器没有数据移位时，这个数据寄存器的值就会进一步，转移到移位寄存器里，在移位的过程中，我们就可以直接把下一个数据放到数据寄存器里等着了。一旦前一个数据移位完成，下一个数据就可以无缝衔接，继续发送，当数据由数据寄存器转到移位寄存器时，就会置状态寄存器的TXE位为1，表示发送寄存器为空，这是发送的流程。那在接收时，也是这一路，输入的数据一位一位的，从引脚移入到移位寄存器里，当一个字节的数据收齐之后，数据就整体从移位寄存器转到数据寄存器，同时置标志位RXNE，表示接收寄存器非空，这时我们就可以把数据寄存器读出来了。这个流程和串口那里一样，串口的数据收发也是由数据寄存器和移位寄存器两级实现的，只不过串口是全双工，这里数据收和发是分开的；在I2C这里，是半双工，所以数据收发是同一组数据寄存器和移位寄存器，但是这个数据寄存器和移位寄存器的配合，设计思路都是异曲同工，有了这一块，SDA的数据收发就可以完成了。至于什么时候收，什么时候发，需要我们写入控制寄存器的对应位进行操作。对于起始条件、终止条件、应答位什么的，这里也都有控制电路可以完成。
比较器和地址寄存器是从机模式用的，STM32的I2C是基于可变多主机模型设计的，STM32不进行通信的时候，就是从机，既然作为从机，它就可以被别人召唤，想被别人召唤，就应该有从机地址，从机地址是多少就可以由这个自身地址寄存器指定，我们可以自定义一个从机地址，写到这个寄存器，当STM32作为从机，在被寻址时，如果收到的寻址通过比较器判断，和自身地址相同，那STM32就作为从机，响应外部主机的召唤。并且这个STM32支持同时响应两个从机地址，所以就有自身地址寄存器和双地址寄存器，这一块我们需要在多主机的模型下来理解，把角色转换一下，STM32作为从机，才需要有这一部分。我们只需要一主多从的模型，STM32就不会作为从机，这一块就不需要使用。
帧错误校验（PEC）计算：这是STM32设计的一个数据校验模块，当我们发送一个多字节的数据帧时，在这里硬件可以自动执行CRC校验计算，CRC是一种很常见的数据校验算法，它会根据前面这些数据，进行各种数据运算，然后会得到一个字节的校验位，附加在这个数据帧后面，在接收到这一帧数据后，STM32的硬件也可以自动执行校验的判定，如果数据在传输的过程中出错了，CRC校验算法就通不过，硬件就会置校验错误标志位，告诉你数据错了，使用的时候注意点。这个数据校验过程就跟串口的奇偶校验差不多，也是用于进行数据有效性验证的。
SCL部分，时钟控制是用来控制SCL线的，在这个时钟控制寄存器写对应的位，电路就会执行对应的功能。控制逻辑电路也是黑盒子，写入控制寄存器，可以对整个电路进行控制，读取状态寄存器，可以得知电路的工作状态。之后是中断，当内部有一些标志位置1之后，可能事件比较紧急，就可以申请中断，如果我们开启了这个中断，那当这个事件发生之后，程序就可以跳到中断函数来处理这个事件了。
最后是DMA请求与响应，在进行很多字节的收发时，可以配合DMA来提高效率。
9.4.3 STM32的I2C基本结构
首先，移位寄存器和数据寄存器DR的配合是通信的核心部分， 这里因为I2C是高位先行，所以这个移位寄存器是向左移位，在发送的时候，最高位先移出去，然后是次高位等等，一个SCL时钟，移位一次，移位8次，这样就能把一个字节，由高位到低位，依次放到SDA线上了，那在接收的时候，数据通过GPIO口从右边依次移进来，最终移8次，一个字节就接收完成了。之后GPIO口这里，使用硬件I2C的时候，这两个对应的GPIO口，都要配置成复用开漏输出的模式，复用就是GPIO的状态是交由片上外设来控制的，开漏输出，这是I2C协议要求的端口配置，之前也说过，这里即使是开漏输出模式，GPIO口也是可以进行输入的，然后SCL这里，时钟控制器通过GPIO去控制时钟线，这里简化成一主多从的模型了，所以时钟这里只画了输出的方向。
SDA的部分，输出数据通过GPIO输出到端口，输入数据也是通过GPIO输入到移位寄存器。
最后，有个开关控制，也就是I2C_Cmd，配置好了，就使能外设，外设就能正常工作了。
实际上，如果是多主机的模型，时钟线也是会进行输入的，这个时钟的输入可以先不管。
9.4.4 硬件I2C的操作流程
9.4.4.1 主机发送
9.4.4.2 主机接收
9.4.5 软件/硬件I2C波形对比
9.5 硬件I2C写MPU6050
9.5.1 硬件电路
9.5.2 软件部分
（1）复制《软件I2C读写MPU6050》并更改名为《硬件I2C读写MPU6050》
（2）I2C库函数
void I2C_DeInit(I2C_TypeDef* I2Cx);
void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);
void I2C_StructInit(I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);
void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_DMACmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_DMALastTransferCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState); //生成起始条件
void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState); //生成终止条件
void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState); //配置应答使能，在收到一个字节之后，是否给从机应答
void I2C_OwnAddress2Config(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address);
void I2C_DualAddressCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_GeneralCallCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_ITConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_IT, FunctionalState NewState);
void I2C_SendData(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Data); //发送数据，写数据到数据寄存器DR
uint8_t I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef* I2Cx); //读取DR的数据，作为返回值
void I2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address, uint8_t I2C_Direction); //发送7位地址的专用函数
uint16_t I2C_ReadRegister(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t I2C_Register);
void I2C_SoftwareResetCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_NACKPositionConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_NACKPosition);
void I2C_SMBusAlertConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_SMBusAlert);
void I2C_TransmitPEC(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_PECPositionConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_PECPosition);
void I2C_CalculatePEC(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
uint8_t I2C_GetPEC(I2C_TypeDef* I2Cx);
void I2C_ARPCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_StretchClockCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void I2C_FastModeDutyCycleConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_DutyCycle);
ErrorStatus I2C_CheckEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT); //基本状态监控，监控
uint32_t I2C_GetLastEvent(I2C_TypeDef* I2Cx);
FlagStatus I2C_GetFlagStatus(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_FLAG);
void I2C_ClearFlag(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_FLAG);
ITStatus I2C_GetITStatus(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_IT);
void I2C_ClearITPendingBit(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_IT);
（3）删除“ MyI2C.c”和“ MyI2C.h”，更改“MPU6050.c” 和“MPU6050.h”
（4）MPU6050.c
#include "stm32f10x.h" //Device header
#include "MPU6050_Reg.h"
#define MPU6050_ADDRESS 0xD0 //MPU6050的从机地址
/*带超时退出的状态监测函数*/
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; //超时跳出循环,防止程序卡死，更严谨应该增加错误处理函数
}
}
}
/*使用I2C向MPU6050发送数据*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)
{
I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE); //起始条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //等待EV5状态监测完成
I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter); //配置发送从机地址以及是要发送还是接收，发送数据自带接收应带功能
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED); //等待EV6事件完成
I2C_SendData(I2C2,RegAddress); //发送要写到的外设寄存器的地址
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING); //等待EV8事件完成
I2C_SendData(I2C2,Data); //发送数据
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); //等待EV8_2事件完成
I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE); //终止条件
}
/*使用I2C向MPU6050读取数据*/
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE); //起始条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //等待EV5状态监测完成
I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter); //配置发送从机地址以及是要发送还是接收，发送数据自带接收应带功能
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED); //等待EV6事件完成
I2C_SendData(I2C2,RegAddress); //发送要写到的外设寄存器的地址
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); //等待EV8事件完成
I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE); //生成重复起始条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //等待EV5状态监测完成
I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Receiver);
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED); //等待EV6事件完成
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE); //设置ACK=0，不给应答
I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE); //申请产生终止条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED); //等待EV7事件完成
Data = I2C_ReceiveData(I2C2);
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE); //设置默认状态下ACK就是1，给从机应答
return Data;
}
/*MPU6050初始化通信函数
第1步：配置I2C外设，对I2C2外设进行初始化；
第2步：控制外设电路，实现指定地址写的时序；
第3步：控制外设电路，实现指定地址读的时序；
*/
void MPU6050_Init(void)
{
/*第1步：初始化I2C外设*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //复用开漏模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;
I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 50000;
I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
I2C_Init(I2C2,&I2C_InitStruct);
I2C_Cmd(I2C2,ENABLE);
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01); //配置电源管理寄存器1
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00); //配置电源管理寄存器2
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09); //配置分频寄存器，10分频
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG,0x06); //配置配置寄存器
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18); //配置陀螺仪配置寄存器
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18); //配置陀螺仪配置寄存器
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18); //配置加速度计配置寄存器
}
/*获取MPU6050ID号的函数*/
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);
}
/*获取MPU6050数据寄存器的函数*/
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;
}
（5）MPU6050.h
#ifndef __MPU6050_
#define __MPU6050_
void MPU6050_Init(void);
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data);
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress);
uint8_t MPU6050_GetID(void);
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX,int16_t *AccY,int16_t *AccZ,
int16_t *GyroX,int16_t *GyroY,int16_t *GyroZ);
#endif
（6）main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h" // 调用延时头文件
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"
int16_t AX,AY,AZ,GX,GY,GZ;
uint8_t ID;
int main(void)
{
OLED_Init(); // 初始化OLED屏幕
MPU6050_Init();
// MPU6050_WriteReg(0x6B,0x00); //向MPU6050写入数据前，要先解除电源管理寄存器2的睡眠模式
// MPU6050_WriteReg(0x19,0x66); //向采样分频器写入0x66
// uint8_t ID = MPU6050_ReadReg(0x75); //读取ID寄存器
// uint8_t Data = MPU6050_ReadReg(0x19); //读取ID寄存器
// OLED_ShowHexNum(1,1,Data,2);
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);
}
}