【STM32】STM32学习笔记-软件I2C读写MPU6050(33)

00. 目录

01. I2C简介

I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由NXP（原PHILIPS）公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。多用于主控制器和从器件间的主从通信，在小数据量场合使用，传输距离短，任意时刻只能有一个主机等特性。

串行的 8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达 100kbit/s，快速模式下可达 400kbit/s，高速模式下可达 3.4Mbit/s。

I2C是一个多主机的总线，每个设备既可以当主控器或被控器，又可作为发送器或接收器，一条总线上可以有多个主机，但同一时刻只允许一个主机工作。

02. 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）
• 陀螺仪满量程选择： ±250、±500、±1000、±2000（°/sec）
• 可配置的数字低通滤波器
• 可配置的时钟源
• 可配置的采样分频
• I2C从机地址：1101000（AD0=0） 1101001（AD0=1）

03. 软件I2C接线图

04. I2C模拟应答时序示例

i2c.h

#ifndef __I2C_H__

#define __I2C_H__

#include "stm32f10x.h"   


#include "i2c.h"
#include "delay.h"


void i2c_W_SCL(uint8_t value);
void i2c_W_SDA(uint8_t value);
uint8_t i2c_R_SDA(void);

//I2C初始化
void i2c_init(void);
//起始条件
void i2c_start(void);
//结束条件
void i2c_stop(void);
//发送一个字节
void i2c_send_byte(uint8_t value);
//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_byte(void);
//发送ACK
void i2c_send_ACK(uint8_t ack);
//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_ACK(void);


#endif /*__I2C_H__*/

i2c.c

#include "i2c.h"
#include "delay.h"


void i2c_W_SCL(uint8_t value)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)value);
	delay_us(10);
}

void i2c_W_SDA(uint8_t value)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)value);
	delay_us(10);
}

uint8_t i2c_R_SDA(void)
{
	uint8_t value;

	value = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11);
	delay_us(10);
	
	return value;
}


//I2C初始化
void i2c_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	
	//使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	//SCL B10  SDA B11
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

	//初始状态为高电平
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);
}


//起始条件
void i2c_start(void)
{
	i2c_W_SDA(1);
	i2c_W_SCL(1);
	i2c_W_SDA(0);	
	i2c_W_SCL(0);
}


//结束条件
void i2c_stop(void)
{
	i2c_W_SDA(0);
	i2c_W_SCL(1);
	i2c_W_SDA(1);
}

//发送一个字节
void i2c_send_byte(uint8_t value)
{
	uint8_t i = 0;

	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		i2c_W_SDA(value & (0x80 >> i));
		i2c_W_SCL(1);
		//delay_us(5);
		i2c_W_SCL(0);	
	}
}


//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_byte(void)
{
	uint8_t i = 0;
	uint8_t value = 0;

	//主设备释放SDL
	i2c_W_SDA(1);

	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		i2c_W_SCL(1);
		if (i2c_R_SDA() == 1)
		{
			value = value | 0x80 >> i;
		}
		
		i2c_W_SCL(0);
	}

	return value;
}


//发送ACK
void i2c_send_ACK(uint8_t ack)
{
	i2c_W_SDA(ack);
	i2c_W_SCL(1);
	//delay_us(5);
	i2c_W_SCL(0);	
}


//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_ACK(void)
{
	uint8_t value = 0;

	//主设备释放SDL
	i2c_W_SDA(1);

	i2c_W_SCL(1);
	value = i2c_R_SDA();
		
	i2c_W_SCL(0);

	return value;
}

main.c

#include "stm32f10x.h"

#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "i2c.h"


 int main(void)
 {	 
	 uint8_t ack;
	 //初始化
	 OLED_Init();
	 
	 i2c_init();

	 i2c_start();
	 i2c_send_byte(0xD0);
	 
	 ack = i2c_recv_ACK();
	 
	 i2c_stop();
	 
	 OLED_ShowNum(1, 1, ack, 2);
	 
 
	 while(1)
	 {
		 
	 }
	 
	 return 0;
 }


 

05. I2C读取MPU6050程序示例

i2c.h

#ifndef __I2C_H__

#define __I2C_H__

#include "stm32f10x.h"   


#include "i2c.h"
#include "delay.h"


void i2c_W_SCL(uint8_t value);
void i2c_W_SDA(uint8_t value);
uint8_t i2c_R_SDA(void);

//I2C初始化
void i2c_init(void);
//起始条件
void i2c_start(void);
//结束条件
void i2c_stop(void);
//发送一个字节
void i2c_send_byte(uint8_t value);
//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_byte(void);
//发送ACK
void i2c_send_ACK(uint8_t ack);
//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_ACK(void);


#endif /*__I2C_H__*/

i2c.c

#include "i2c.h"
#include "delay.h"


void i2c_W_SCL(uint8_t value)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)value);
	delay_us(10);
}

void i2c_W_SDA(uint8_t value)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)value);
	delay_us(10);
}

uint8_t i2c_R_SDA(void)
{
	uint8_t value;

	value = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11);
	delay_us(10);
	
	return value;
}


//I2C初始化
void i2c_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	
	//使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	//SCL B10  SDA B11
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

	//初始状态为高电平
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);
}


//起始条件
void i2c_start(void)
{
	i2c_W_SDA(1);
	i2c_W_SCL(1);
	i2c_W_SDA(0);	
	i2c_W_SCL(0);
}


//结束条件
void i2c_stop(void)
{
	i2c_W_SDA(0);
	i2c_W_SCL(1);
	i2c_W_SDA(1);
}

//发送一个字节
void i2c_send_byte(uint8_t value)
{
	uint8_t i = 0;

	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		i2c_W_SDA(value & (0x80 >> i));
		i2c_W_SCL(1);
		//delay_us(5);
		i2c_W_SCL(0);	
	}
}


//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_byte(void)
{
	uint8_t i = 0;
	uint8_t value = 0;

	//主设备释放SDL
	i2c_W_SDA(1);

	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		i2c_W_SCL(1);
		if (i2c_R_SDA() == 1)
		{
			value = value | 0x80 >> i;
		}
		
		i2c_W_SCL(0);
	}

	return value;
}


//发送ACK
void i2c_send_ACK(uint8_t ack)
{
	i2c_W_SDA(ack);
	i2c_W_SCL(1);
	//delay_us(5);
	i2c_W_SCL(0);	
}


//接收一个字节
uint8_t i2c_recv_ACK(void)
{
	uint8_t value = 0;

	//主设备释放SDL
	i2c_W_SDA(1);

	i2c_W_SCL(1);
	value = i2c_R_SDA();
		
	i2c_W_SCL(0);

	return value;
}

MPU6050.h

#ifndef __MPU6050_H__

#define __MPU6050_H__


#include "mpu6050.h"
#include "i2c.h"


#define MPU6050_ADDRESS		    0xD0

#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




void MPU6050_WriteReg(uint8_t regAddr, uint8_t data);
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t regAddr);
void MPU6050_init(void);
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 /*__MPU6050_H__*/

MPU6050.c

#include "mpu6050.h"
#include "i2c.h"


void MPU6050_WriteReg(uint8_t regAddr, uint8_t data)
{
	
	i2c_start();
	
	i2c_send_byte(MPU6050_ADDRESS);
	
	i2c_recv_ACK();
	
	i2c_send_byte(regAddr);
	i2c_recv_ACK();
	
	i2c_send_byte(data);
	i2c_recv_ACK();
	
	i2c_stop();
}

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t regAddr)
{
	uint8_t data = 0;
	
	i2c_start();
	
	i2c_send_byte(MPU6050_ADDRESS);
	
	i2c_recv_ACK();
	
	i2c_send_byte(regAddr);
	i2c_recv_ACK();

	i2c_start();
	
	i2c_send_byte(MPU6050_ADDRESS | 0x1);
	
	i2c_recv_ACK();
	
	data = i2c_recv_byte();
	i2c_send_ACK(1);
	
	i2c_stop();
	
	return data;
}


void MPU6050_init(void)
{
	i2c_init();
	
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09);
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);
}

uint8_t MPU6050_getId(void)
{
	return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);
}

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;
}

main.c

#include "stm32f10x.h"

#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "mpu6050.h"


 int main(void)
 {	 
	 uint8_t data = 0;
	 int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ;

	 //初始化
	 OLED_Init();
	 MPU6050_init();
	 
	 data = MPU6050_getId();
	 OLED_ShowString(1, 1, "ID: ");
	 OLED_ShowHexNum(1, 5, data, 3);
	 
 
	 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);
		 
		 delay_ms(100);
		 
	 }
	 
	 return 0;
 }


 

06. 程序下载

27-软件I2C时序模拟.rar

28-软件I2C.rar

07. 附录

参考: 【STM32】江科大STM32学习笔记汇总