10-3I2C通信外设&硬件I2C读写MPU6050

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（最常见，7位地址+读写位）/10位地址模式（为了挂载128个以上的设备）
•支持不同的通讯速度，标准速度(高达100 kHz)，快速(高达400 kHz)
•支持DMA（读写多字节时，使用DMA自动转运数据）
•兼容SMBus协议（I2C改进的协议）

•STM32F103C8T6 硬件I2C资源：I2C1、I2C2

I2C框图

左侧的SDA和SCL是I2C通信引脚，下方的SMBALERT是smbus使用的，I2C用不到。

上方是SDA，数据控制部分。
数据收发的核心，是数据寄存器（DATA REGISTER）和数据移位寄存器，需要发送数据时，把这个数据写道数据寄存器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转到移位寄存器里，在移位过程中，可以把下一个数据放到数据寄存器DR中等待，前一个数据移位完成，下一个数据直接到移位寄存器。
当数据由数据寄存器转移到数据移位寄存器时，置状态寄存器的TXE位为1，表示发送寄存器为空。
接收数据时，数据一位一位地从引脚到移位寄存器中，一个字节的数据收集好之后，数据整体从移位寄存器转移到数据寄存器，置标志位RXNE，表示接收寄存器非空，此时可以从数据寄存器读出数据。

下方为SCL，时钟控制部分。

I2C基本结构

移位寄存器和数据寄存器DR配合，是通信的核心。
由于I2C是高位先行，移位寄存器是向左移位，从高位到低位移位。一个SCL时钟移位一次，八次把一个字节传输完成。
接收时，数据从GPIO口移进来，移位8次，一个字节就接收完成了。
使用硬件I2C时，对应的2个GPIO口配置为复用开漏输出模式。

主机发送

主机接收

常用函数

void I2C_DeInit(I2C_TypeDef* I2Cx);
 

I2C恢复缺省配置

void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);

I2C初始化

void I2C_StructInit(I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);

I2C结构体初始化

void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

I2C使能

void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

I2C生成起始条件，调用此函数生成起始条件。

void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

I2C生成终止条件。

void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);

配置在收到一个字节之后，是否给从机应答

void I2C_SendData(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Data);

I2C发送数据，写入数据到数据寄存器DR。

uint8_t I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef* I2Cx);

读取DR的数据作为返回值，接收数据

void I2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address, uint8_t I2C_Direction);

发送7位地址

硬件I2C读写MPU6050

MPU6050.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MPU6050_REG.h"
 
#define MPU6050_ADDRESS 0xD0
 
void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
{
	uint32_t Timeout;//超时退出while，避免死循环
	Timeout = 10000;
	while(I2C_CheckEvent(I2Cx,I2C_EVENT) != SUCCESS)//检测事件是否发送
	{
		Timeout--;
		if(Timeout == 0)//超时退出
		{
			break;
		}
	}
}
 
 
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)//指定地址写
{
 
	I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);//生成起始条件
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//监测EV5事件是否发送
	I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);//发送从机地址
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);//监测EV6事件是否发送
 
	I2C_SendData(I2C2,RegAddress);//发送寄存器地址
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);//监测EV8事件是否发送
 
	I2C_SendData(I2C2,Data);//发送数据
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);//监测EV8_2事件是否发送
 
	I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);//产生停止条件
}
 
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
	uint8_t Data;
 
	I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);//生成起始条件
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//监测EV5事件是否发送
 
	I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);//发送从机地址
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);//监测EV6事件是否发送
 
	I2C_SendData(I2C2,RegAddress);//发送寄存器地址
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);//监测EV8事件是否发送
 
	I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);//生成重复的起始条件
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//监测EV5事件是否发送
 
	I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Receiver);//发送从机地址，读写位为读
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED);//监测EV6事件是否发送
 
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,DISABLE);//只需要读取一个字节，在EV6事件之后，立刻把ACK位置0
	I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);//申请产生终止条件
 
	MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);//监测EV7事件是否发送
 
	Data = I2C_ReceiveData(I2C2);
 
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,ENABLE);//把ACK置1，默认状态下ACK应该为1
 
	return Data;
}
 
void MPU6050_Init(void)
{
	//MyI2C_Init();
 
	//硬件I2C初始化
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2,ENABLE);//开启I2C2的时钟，I2C1和I2C2都是APB1的外设
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//开启GPIOB的时钟
	//GPIO初始化
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;//此处必须设置为复用开漏模式，开漏是I2C协议的设计要求，复用是把GPIO的控制权交给硬件外设。
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);
	//I2C初始化
	I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
	I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
	I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;
	I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_16_9;//占空比，16_9就是低电平和高电平时间是16：9的关系
	I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;//应答位配置
	I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//STM32作为从机，可以相应几位地址，这里配置成7位
	I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;//STM32作为从机时使用，自身地址
	I2C_Init(I2C2,&I2C_InitStructure);
 
	I2C_Cmd(I2C2,ENABLE);//I2C2使能
 
	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);
}
 
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;
}