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一、引言
从上一小节我们已经知道我们通过MPU6050这个模块，就可以读取加速度计和陀螺仪的X,Y,Z六个轴的数据，进而得到物体的姿态数据，上一小节我们是通过软件IIC来读取MPU6050的坐标轴数据，软件IIC读写数据的好处就是可以随意配置MCU的GPIO，不受MCU的通信引脚的限制，坏处就是这样就会增加了CPU的任务量，数据的传输速率相较于硬件IIC会有所下降，所以这节我们来学习如何通过硬件IIC来实现数据读写。PS：本博都是跟着江科大课程一步一步学习的，新手小白刚刚入坑，如有错误还请指正，谢谢~
二、知识储备
1、IIC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
2、IIC框图和基本结构以及主机接收时序图
三、程序创建
MPU6050模块
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MPU6050_Reg.h"
#define MPU6050_ADDRESS 0xD0 //MPU6050的I2C从机地址
/**
*函数:MPU6050等待事件
*参数：同I2C_CheckEvent
*返回值：无
*/
void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef * I2Cx,uint32_t I2C_EVENT)
{
uint32_t Timeout;
Timeout = 10000; //给定超时计数时间
while (I2C_CheckEvent (I2Cx,I2C_EVENT) != SUCCESS)//循环等待指定时间
{
Timeout --;
if(Timeout == 0)
{
break;//跳出等待，不等了
}
}
}
/**
* 函 数：MPU6050写寄存器
* 参 数：RegAddress 寄存器地址，范围：参考MPU6050手册的寄存器描述
* 参 数：Data 要写入寄存器的数据，范围：0x00~0xFF
* 返 回 值：无
*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
// MyI2C_Start(); //I2C起始
I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
// MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //发送从机地址，读写位为0，表示即将写入
I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);
MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED );
// MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
// MyI2C_SendByte(RegAddress); //发送寄存器地址
I2C_SendData(I2C2,RegAddress);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);
// MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
// MyI2C_SendByte(Data); //发送要写入寄存器的数据
I2C_SendData(I2C2, Data);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);
// MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
// MyI2C_Stop(); //I2C终止
I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);
}
/**
* 函 数：MPU6050读寄存器
* 参 数：RegAddress 寄存器地址，范围：参考MPU6050手册的寄存器描述
* 返 回 值：读取寄存器的数据，范围：0x00~0xFF
*/
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
// MyI2C_Start(); //I2C起始
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
// MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //发送从机地址，读写位为0，表示即将写入
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
// MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);
// MyI2C_SendByte(RegAddress); //发送寄存器地址
I2C_SendData(I2C2, RegAddress);
// MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);
// MyI2C_Start(); //I2C重复起始
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);
// MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01); //发送从机地址，读写位为1，表示即将读取
// MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);
// Data = MyI2C_ReceiveByte(); //接收指定寄存器的数据
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED);
// MyI2C_SendAck(1); //发送应答，给从机非应答，终止从机的数据输出
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE);
// MyI2C_Stop(); //I2C终止
I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);
Data = I2C_ReceiveData(I2C2); //接收数据寄存器
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE); //将应答恢复为使能，为了不影响后续可能产生的读取多字节操作
return Data;
}
/**
* 函 数：MPU6050初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void MPU6050_Init(void)
{
// MyI2C_Init(); //先初始化底层的I2C
/*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;//复用开漏输出
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_Ack = I2C_Ack_Disable;//应答，选择使能
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//应答地址，选择7位，从机模式下才有效
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;//时钟速度 选择为I2C模式
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//时钟占空比选择Tlow/Thigh = 2
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//模式，选择为I2C模式
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;//自身地址，从机模式下才有效
I2C_Init(I2C2,&I2C_InitStructure);//将结构体变量交给I2C_Init,配置I2C2
/*I2C使能*/
I2C_Cmd(I2C2,ENABLE);//使能I2C2,开始运行
/*MPU6050寄存器初始化，需要对照MPU6050手册的寄存器描述配置，此处仅配置了部分重要的寄存器*/
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01); //电源管理寄存器1，取消睡眠模式，选择时钟源为X轴陀螺仪
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00); //电源管理寄存器2，保持默认值0，所有轴均不待机
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09); //采样率分频寄存器，配置采样率
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06); //配置寄存器，配置DLPF
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18); //陀螺仪配置寄存器，选择满量程为±2000°/s
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18); //加速度计配置寄存器，选择满量程为±16g
}
/**
* 函 数：MPU6050获取ID号
* 参 数：无
* 返 回 值：MPU6050的ID号
*/
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I); //返回WHO_AM_I寄存器的值
}
/**
* 函 数：MPU6050获取数据
* 参 数：AccX AccY AccZ 加速度计X、Y、Z轴的数据，使用输出参数的形式返回，范围：-32768~32767
* 参 数：GyroX GyroY GyroZ 陀螺仪X、Y、Z轴的数据，使用输出参数的形式返回，范围：-32768~32767
* 返 回 值：无
*/
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; //定义数据高8位和低8位的变量
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H); //读取加速度计X轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L); //读取加速度计X轴的低8位数据
*AccX = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H); //读取加速度计Y轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L); //读取加速度计Y轴的低8位数据
*AccY = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H); //读取加速度计Z轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L); //读取加速度计Z轴的低8位数据
*AccZ = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H); //读取陀螺仪X轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L); //读取陀螺仪X轴的低8位数据
*GyroX = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H); //读取陀螺仪Y轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L); //读取陀螺仪Y轴的低8位数据
*GyroY = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H); //读取陀螺仪Z轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L); //读取陀螺仪Z轴的低8位数据
*GyroZ = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
}
注意：如果发调试下来发现数据为0，这时候就要考虑应该就是MPU6050模块的数据并没有读取过来，首先检查硬件电路图是否正确，模块是否供电？再不行就去检查软件里面IIC读取函数是否有问题，博主在跟着老师敲代码的时候就不小心将发送EV6时间写成了接收EV6事件，倒是读取函数卡住了。
main函数
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"
uint8_t ID; //定义用于存放ID号的变量
int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ; //定义用于存放各个数据的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
MPU6050_Init(); //MPU6050初始化
/*显示ID号*/
OLED_ShowString(1, 1, "ID:"); //显示静态字符串
ID = MPU6050_GetID(); //获取MPU6050的ID号
OLED_ShowHexNum(1, 4, ID, 2); //OLED显示ID号
while (1)
{
MPU6050_GetData(&AX, &AY, &AZ, &GX, &GY, &GZ); //获取MPU6050的数据
OLED_ShowSignedNum(2, 4, AX, 3); //OLED显示数据
OLED_ShowSignedNum(3, 4, AY, 3);
OLED_ShowSignedNum(4, 4, AZ, 3);
OLED_ShowSignedNum(2, 12, GX, 3);
OLED_ShowSignedNum(3, 12, GY, 3);
OLED_ShowSignedNum(4, 12, GZ, 3);
OLED_ShowString(2, 1, "AX:"); //显示静态字符串
OLED_ShowString(3, 1, "AY:"); //显示静态字符串
OLED_ShowString(4, 1, "AZ:"); //显示静态字符串
OLED_ShowString(2, 9, "GX:"); //显示静态字符串
OLED_ShowString(3, 9, "GY:"); //显示静态字符串
OLED_ShowString(4, 9, "GZ:"); //显示静态字符串
}
}
四、调试
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