I2C也是串行通讯中常采用的协议之一，和USART有所同，也有所不同。

I2C通信协议简介

  1. I2C（Inter IC Bus）是由Philips公司开发的一种通用数据总线

  2. 两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）

  3. 同步，半双工

  4. 带数据应答支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）

硬件电路要求

  1. 所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起

  2. 设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式

  3. SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右

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I2C时序

  • 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）

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起始位->指定设备地址+读/写位->应答位->指定寄存器地址->应答位->重复起始位->指定设备地址+读/写位->接收数据->应答位->停止位

NOTICE：停止位之前，主机应答位要置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，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

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）

硬件电路

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MPU6050框图

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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/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)支持DMA
  • 兼容SMBus协议
  • STM32F103C8T6 硬件I2C资源：I2C1、I2C2

I2C框图

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I2C基本结构

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主机发送

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主机接受

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代码演示

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//硬件IIC

#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;
    Timeout = 10000;
    while (I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) != SUCCESS)
    {
        Timeout --;
        if (Timeout == 0)
        {
            break;
        }
    }
}

//写寄存器
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);
    
    I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);//发送MPU6050地址
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);
    
    I2C_SendData(I2C2, RegAddress);//发送指定寄存器地址
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);
    
    I2C_SendData(I2C2, Data);//发送数据
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);
    
    I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);//发送停止条件
}

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
    uint8_t Data;
    
    I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);//指向指定寄存器
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
    
    I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);
    
    I2C_SendData(I2C2, RegAddress);
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);
    
    I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);//在指定寄存器读取数据
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
    
    I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED);
    
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE);//设置ACK为0，不给应答
    I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);//使能停止位
    
    MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);
    Data = I2C_ReceiveData(I2C2);
    
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE);//将ACK位置为1
    
    return Data;
}

void MPU6050_Init(void)
{
    //开启时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
    //GPIO初始化
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
    //I2C初始化
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//IIC模式
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;//SCL时钟频率
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//SCL占空比
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;//ACK应答位，先给enable，如后续有需要可以通过函数直接修改
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//7位地址（从机模式）
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;//自身地址 从机模式有效
    I2C_Init(I2C2, &I2C_InitStructure);//IIC初始化
    
    //开启I2C
    I2C_Cmd(I2C2, ENABLE);
    
    //MPU6050初始化写入
    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;
}

END