stm32 I2C通信协议（一）（基本知识和软件实现）

stm32 I2C通信协议（一）（基本知识和软件实现）

一、I2C基础知识

1）I2C通信

• I2C总线(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)
• 同步，半双工
• 带数据应答
• 支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）
  

2）I2C硬件电路

• 所有I2C设备的SCL连接在一起，SDA连接在一起
• 每个从机有一个7位地址，部分地址可以通过引脚灵活切换
• 所有SCL和SDA都配置为开漏输出模式
  1. 防止电源短路，所有设备禁止强上拉模式
  2. 避免了输入输出的频繁切换
  3. 通过“线与”实现多主机模式下的时钟同步和总线仲裁
• SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
  

2）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
• 终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平
  
• 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
  
• 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）
  
• 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）

3）I2C完整时序

• 指定地址写
• 对于指定设备（Slave Address 0xD0），在指定地址（Reg Address 0x19）下，写入指定数据（Data 0xAA）
  
• 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）
• 读取操作会读取到上次主机读取的地址的下一位，所以要指定地址读的话就先进行指定地址写的操作，在主机写完后再次发送起始命令就可以直接进行读的操作了
• 主机可以不应答，就是告诉从机不想要数据了，然后再结束
  

4）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
• 3轴加速度计（Accelerometer）：测量X、Y、Z轴的加速度
• 3轴陀螺仪传感器（Gyroscope）：测量X、Y、Z轴的角速度
  
• 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）
• 陀螺仪满量程选择： ±250、±500、±1000、±2000（°/sec）
• 可配置的数字低通滤波器，是输出数据平缓
• 可配置的时钟源
• 可配置的采样分频，控制AD转换的速度
• I2C从机地址：1101000（AD0=0） 1101001（AD0=1），不融入读写位为0x68，融入读写位为0xD0
• 硬件电路，通过自测响应判断好坏，同时具有温度传感器，内部有电荷泵（用来升压 ）
  
• 其他资料详见手册

二、实验

1）软件I2C读写MPU6050

• 可以把AD0引脚接高电平修改MPU的名称，改了后记得地址为0xD2
• 关键代码：

  //写一个字节
  void MPU6050_WriteReg(u8 RegAddress, u8 Data){
  	MyI2C_Start();
  	MyI2C_SendByte(0xD0);
  	MyI2C_ReceiveAck();
  	MyI2C_SendByte(RegAddress);
  	MyI2C_ReceiveAck();
  	MyI2C_SendByte(Data);
  	MyI2C_ReceiveAck();
  	MyI2C_Stop();
  }
  
  //读一个字节
  u8 MPU6050_ReadReg(u8 RegAddress){
  	MyI2C_Start();
  	MyI2C_SendByte(0xD0);
  	MyI2C_ReceiveAck();
  	MyI2C_SendByte(RegAddress);
  	MyI2C_ReceiveAck();
  	
  	MyI2C_Start();
  	MyI2C_SendByte(0xD1);
  	MyI2C_ReceiveAck();
  	u8 Data = MyI2C_ReceiveByte();
  	MyI2C_SendAck(1);
  	MyI2C_Stop();
  	
  	return Data;
  }
  
  u8 MPU6050_GetID(void){
  	return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);
  }
  
  void MPU6050_Init(void){
  	MyI2C_Init();
  	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);
  	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);
  	MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x00);
  	MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);
  	MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);
  	MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18); 
  }
  
  void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t*AccZ, int16_t  *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ){
  	
  	int16_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;
  }
  
  

  

完整代码见资源绑定

附学习参考网址

1. STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕

欢迎大家有问题评论交流 (* ^ ω ^)