【I2C】硬件读写MPU6050

最新推荐文章于 2025-04-12 11:57:45 发布

Pray_Me

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文章标签：单片机 stm32 嵌入式硬件学习 mcu

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基于【软件I2C 】驱动 模块 增加【硬件I2C】驱动代码

配置硬件I2C驱动用到的函数

void I2C_Init();//初始化I2C

void I2C_StructInit();//给I2C结构体赋一个默认的初始值

void I2C_Cmd();//使能I2C

I2C_GenerateSTART();//生成起始条件

I2C_GenerateSTOP();//生成终止条件

I2C_AcknowledgeConfig();//收到一个字节后是否给从机应答ACK

I2C_SendData();//发送数据

I2C_ReceiveData();//接收数据

I2C_Send7bitAddress();//发送7位地址

I2C_CheckEvent();//I2C状态监控函数（同时判断一个或多个标志位）

//【EVx_x】事件可能同时置多个标志位

//用GetFlagStatus函数读多次进行判断太麻烦

//之前写的【MyI2C】文件中通过手动翻转GPIO口实现软件I2C

//本例使用硬件进行I2C底层驱动，因此首先将【MyI2C】移除

配置I2C外设参考【硬件电路框图】

在MPU6050.c中初始化函数 MPU6050_Init

void MPU6050_Init(void)

{

    //第一步：RCC开启I2C和GPIO的时钟(I2C1和I2C2都是APB1的外设)

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2,ENABLE);

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);



    //第二步：把两个GPIO引脚都初始化为【复用开漏】模式

    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);



    //第三步：初始化I2C外设

    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;//应答位配置（接收一个字节后是否给从机应答）

    //（默认给应答，之后可以单独用函数修改）

    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//STM32作为从机可以响应几位地址

    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;//SCL时钟频率

    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//时钟占空比（快速100~400Hz有用）

    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//I2C模式

    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;//STM作为从机时自身的地址

    I2C_Init(I2C2,&I2C_InitStructure);



    //第四步：使能I2C

    I2C_Cmd(I2C2,ENABLE);



    //配置电源管理寄存器1

    MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01);



    //配置电源管理寄存器2

    MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00);



    //采样率分频

    MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09);



    //配置寄存器

    MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG,0x06);



    //陀螺仪配置寄存器

    MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18);



    //加速度计配置寄存器

    MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18);



    //配置之后陀螺仪内部开始连续不断地进行数据转换

    //输出的数据存放在对应的数据寄存器中

}

实现写时序参考【主机发送流程图】

在MPU6050.c中编写【指定地址写】函数 MPU6050_WriteReg

//指定地址写寄存器

/*

参数1：8位寄存器地址

参数2：8位数据

与软件I2C不同，在函数结束之后需要等待相应标志位以确保函数执行到位

//【接收应答】并不需要一个函数来操作————发送数据自带了【接收应答】的过程

*/

void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)

{

    //调用Start产生起始条件开始传输

    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS );

    //等待指定事件发生（未发生EV5事件就一直空循环等待）



    //第一个字节时序（必须是发送）——字节内容：从机地址（7位）+读写位（1位）

    I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) != SUCCESS);

    //等待指定事件发生（未发生EV6事件[发送模式]就一直空循环等待）



    //EV6事件之后是EV8_1事件（直接写入【数据寄存器DR】进行数据发送）

    I2C_SendData(I2C2,RegAddress);

    //指定具体写的寄存器地址,这个字节存放在MPU6050的当前地址指针里

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING) != SUCCESS);

    //等待指定事件发生（未发生EV8事件就一直空循环等待）

    //发生了EV8事件后可以继续写数据2

    I2C_SendData(I2C2,Data);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) != SUCCESS );

    //等待指定事件发生（未发生EV8_2事件就一直空循环等待）



    //调用Stop产生终止条件结束传输

    I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);



    /*总结：

    有连续的数据需要发送时，在发送过程中需要等待EV8事件

    当发送完最后一个字节时，则需要等待EV8_2事件

    */

}

实现读时序参考【主机读取流程图】

在MPU6050.c中编写【指定地址读】函数 MPU6050_ReadReg

//指定地址读寄存器

/*

参数：指定主机读取的地址

//【发送应答】并不需要一个函数来操作————接收数据自带了【发送应答】的过程

复合格式写+读

*/

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)

{

    //定义变量存储DR

    uint8_t Data;



    //调用Start产生起始条件开始传输

    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS );

    //等待指定事件发生（未发生EV5事件就一直空循环等待）



    //第一个字节时序（必须是发送）——字节内容：从机地址（7位）+写位（1位）

    I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) != SUCCESS);

    //等待指定事件发生（未发生EV6事件就一直空循环等待）



    //EV6事件之后是EV8_1事件（直接写入【数据寄存器DR】进行数据发送）

    I2C_SendData(I2C2,RegAddress);

    //指定具体写的寄存器地址,这个字节存放在MPU6050的当前地址指针里

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) != SUCCESS);

    //等待指定事件发生（未发生EV8事件就一直空循环等待）



    //调用Start产生【重复起始】（重新指定读写位）

    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS );

    //等待指定事件发生（未发生EV5事件就一直空循环等待）



    //第一个字节时序（选择接收）——字节内容：从机地址（7位）+读位（1位）

    I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Receiver);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED) != SUCCESS);

    //等待指定事件发生（未发生EV6事件[接收模式]就一直空循环等待）



    I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,DISABLE);//ACK置0，不给从机应答

    I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);//STOP置1，产生终止条件

    //在最后一个字节数据接收之前，提前把ACK置0，STOP置1



    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED) != SUCCESS);

    //等待指定事件发生（未发生EV7事件[数据2整体转移到【数据寄存器】]就一直空循环等待）



    //读取数据寄存器DR

    Data = I2C_ReceiveData(I2C2);



    I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,ENABLE);//恢复默认状态ACK位为1，给从机应答



    return Data;

}

//主函数和读取DR函数不变，硬件I2C仅改变初始化和底层读写函数

实现功能：上电后初始化I2C和OLED模块，显示芯片ID号，在循环中通过软件I2C不断读取加速度计和陀螺仪数据寄存器，并通过OLED显示对应XYZ轴数值（与软件I2C实现功能相同）

需要改进的地方：当前程序中存在大量while死循环等待，一旦有个事件一直没有产生会导致程序卡死

//由于STM32的硬件I2C存在缺陷，这种情况确实存在（比如我的硬件I2C就会卡在发送的EV5事件）

解决方法：使用【超时退出机制】

//超时退出机制函数

void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)

{

    uint32_t Timeout;

    Timeout = 1000;//自定义最大等待值

    while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT) != SUCCESS)

    {

        Timeout --;

        if(Timeout == 0)

        {

            break;

        }

    }

}

用超时退出机制函数替换掉之前的while循环

例：

//调用Start产生起始条件开始传输

    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);

    while( I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) != SUCCESS );

    //等待指定事件发生（未发生EV5事件就一直空循环等待）

//调用Start产生起始条件开始传输

    I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);

    MPU6050_WaitEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);

    //等待指定事件发生（未发生EV5事件就一直空循环等待）