STM32F4XXX硬件I2C驱动MPU6050

最新推荐文章于 2025-04-23 17:48:22 发布

佑我中华

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文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件

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I2C外设

一、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CPU的负担。STM32F4共有三组I2C，全在APB1总线。
I2C框图
这里给出I2C外设的基本结构
I2C基本结构
STM32F4手册中主机发送时序图
I2C主机发送时序图
STM32F4主机接收时序图
I2C主机接收

二、I2C外设

根据上面的结构图开启I2C，代码如下

#include "stm32f4xx.h"                  // Device header

//F4XXX有三组I2C，全在APB1总线
//这里选择I2C1，I2C1_SCL->PB6，I2C1_SDA->PB7
/*硬件I2C初始化函数*/
void MyI2C_Init()
{
	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_I2C1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_I2C1);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
	I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;//应答位
	I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//7位应答地址
	I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;//时钟频率，数值越大SCL频率越高
	I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//时钟占空比
	I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//I2C模式
	I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;//自身地址，不和总线上其他设备地址重复
	I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
	I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
	
}

三、MPU6050驱动

要驱动MPU6050需要对其内部关键寄存器进行写入关键值，以激活唤醒MPU6050，这里给出硬件I2C读写一个字节的函数，由上面的时序图可知在启动以及写入字节数据后需要等待事件发送，这里将等待事件进行封装，代码入下

等待事件

//将等待事件进行封装
void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
{
	uint32_t Timeout;
	Timeout = 10000;//超时退出机制
	while(I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) != SUCCESS)
	{
		Timeout --;
		if(Timeout == 0) break;
	}
}

指定地址写一个字节数据

/*指定地址写一个字节函数*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
	I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);//生成起始条件
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//监测EV5事件
	
	I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_Address, I2C_Direction_Transmitter);//发送从机地址自带接收应答
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);//监测EV6事件
	
	I2C_SendData(I2C1, RegAddress);//寄存器地址
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);//监测EV8事件
	
	I2C_SendData(I2C1, Data);//写入数据
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);//监测EV8_2事件
	
	I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
	
}

指定地址读一个字节数据

/*指定地址读一个字节函数*/
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
	uint8_t Data;
	I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);//生成起始条件
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//监测EV5事件
	
	I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_Address, I2C_Direction_Transmitter);//发送从机地址自带接收应答
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);//监测EV6事件
	
	I2C_SendData(I2C1, RegAddress);//寄存器地址
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);//监测EV8事件
	
	I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);//重复起始条件
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);//监测EV5事件
	
	I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_Address, I2C_Direction_Receiver);//接收从机地址,自带发送应答
	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED);//监测EV6事件
	
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);//接收一个字节，此时非应答
	I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);//产生终止条件

	MPU6050_WaitEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);//检测EV7事件
	Data = I2C_ReceiveData(I2C1);//此时一个字节的数据以存储在DR中
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);//为便于接受多字节数据默认状态下给从机应答
	return Data;
}

主要寄存器地址

#ifndef __MPU6050_REG_H
#define __MPU6050_REG_H
//MPU6050主要寄存器地址
#define	MPU6050_SMPLRT_DIV		0x19		//器件采样频率分频器寄存器
#define	MPU6050_CONFIG			0x1A		//器件配置寄存器
#define	MPU6050_GYRO_CONFIG		0x1B		//器件陀螺仪配置寄存器
#define	MPU6050_ACCEL_CONFIG	0x1C		//器件加速度配置寄存器

#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_H	0x3B		//器件加速度数据寄存器
#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		//器件温度数据寄存器
#define	MPU6050_TEMP_OUT_L		0x42
#define	MPU6050_GYRO_XOUT_H		0x43		//器件陀螺仪数据寄存器
#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		//电源管理寄存器1
#define	MPU6050_PWR_MGMT_2		0x6C		//电源管理寄存器2
#define	MPU6050_WHO_AM_I		0x75		//器件ID

#endif

MPU6050初始化

void MPU6050_Init()
{
	MyI2C_Init();
	
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);//解除睡眠模式，同时配置x轴陀螺仪时钟
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);//不需要循环模式同时不需要待机
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09);//设置10分频
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);//不需要外部同步，低通滤波设置为110
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);//不需要自测，选择最大量程
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);//不需要自测，选择最大量程，不需要高通滤波
}

初始化MPU6050之后，即可读取六轴数据值，这里给出代码

//使用指针读取MPU6050寄存器数据值
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;
	//寄存器中的值是16位有符号数，以二进制补码形式存储
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);//高8位
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);//低8位
	*AccX = (DataH << 8) | DataL;//拼接为16位原数据
	
	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;
}
//读取寄存器数据值
typedef struct _DataStructure
{
	int16_t AccX, AccY, AccZ, GyroX, GyroY, GyroZ;
}DataStructure;
//使用结构体读取MPU6050寄存器数据值
DataStructure MPU6050_GetData()
{
	DataStructure Data;
	uint8_t DataH, DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);
	Data.AccX = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);
	Data.AccY = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);
	Data.AccZ = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);
	Data.GyroX = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);
	Data.GyroY = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);
	Data.GyroZ = (DataH << 8) | DataL;
	
	return Data;
}

//返回MPU6050ID
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
	return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);
}