软件I2C读写MPU6050

文章目录

  • 前言
  • 本次线路图
  • 封装I2C时序
  • 封装MPU6050,配置寄存器
  • 最后在主函数进行显示

前言

本片文章开始进行I2C在STM32的直接操作，理解时序的代码实现，理解对寄存器的配置，使用I2C读写MPU6050，读取MPU6050的各轴数据。
MPU6050详解见：https://blog.csdn.net/qq_53922901/article/details/136581780?spm=1001.2014.3001.5501
I2C内容详解见：https://blog.csdn.net/qq_53922901/article/details/136430501?spm=1001.2014.3001.5501

本次线路图

在这里插入图片描述

封装I2C时序

按照之前的时序图，来一一的实现每个时序单元
ThisI2C.c内容如下：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

// 定义一下端口,32不支持使用sbit，单纯写一下
#define ThisIICPort GPIOB
#define ThisIICSCL GPIO_Pin_10
#define ThisIICSDA GPIO_Pin_11

// 为了避免有些单片机速度过快，使用函数封装可以更好的添加延时
// 控制I2C时间总线
void ThisI2C_W_SCL(uint8_t Bit){
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_10,(BitAction)Bit);
	Delay_us(10);
}
// 控制I2C数据总线
void ThisI2C_W_SDA(uint8_t Bit){
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_11,(BitAction)Bit);
	Delay_us(10);
}
// 获取数据总线上的数据
uint8_t ThisI2C_R_SDA(void){
	uint8_t Bit;
	Bit = GPIO_ReadInputDataBit(ThisIICPort,ThisIICSDA);
	Delay_us(10);
	return Bit;
}


// 初始化函数
void ThisI2C_Init(void){
	// 初始化时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	// 配置SCL,SDA所在端口
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;		// 开漏输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		// 50Hz翻转速度
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);	// 将I2C总线都置为高电平
}


// 开始封装时序单元
// 起始时序
void ThisI2C_Start(void){
	// 为了兼容重复起始时序，先释放（拉高）SDA
	ThisI2C_W_SDA(1);
	ThisI2C_W_SCL(1);
	ThisI2C_W_SDA(0);
	ThisI2C_W_SCL(0);
}
// 终止时序
void ThisI2C_End(void){
	ThisI2C_W_SDA(0);		// 确保SDA能产生上升沿
	ThisI2C_W_SCL(1);
	ThisI2C_W_SDA(1);
}
// 发送一个字节时序
void ThisI2C_SendByte(uint8_t Byte){
	uint8_t i = 0;
	for(i=0;i<8;i++){
		ThisI2C_W_SDA(Byte & (0x80>>i));	// 从高位开始确定数据内容
		ThisI2C_W_SCL(1);		// SCL高电平开始读取数据
		ThisI2C_W_SCL(0);	
	}	
}
// 接收一个字节时序
uint8_t ThisI2C_ReceiveByte(void){
	uint8_t Byte = 0x00,i;
	ThisI2C_W_SDA(1);		// 先释放SDA
	for(i=0;i<8;i++){
		ThisI2C_W_SCL(1);		// SCL高电平开始读取数据
		if(ThisI2C_R_SDA()==1){
			Byte |= (0x80>>i);
		}
		ThisI2C_W_SCL(0);	
	}
	return Byte;
}
// 发送应答时序
void ThisI2C_SendACK(uint8_t ACK){
	ThisI2C_W_SDA(ACK);	
	ThisI2C_W_SCL(1);		// SCL高电平开始读取数据
	ThisI2C_W_SCL(0);		
}
// 接收应答时序
uint8_t ThisI2C_ReceiveACK(void){
	uint8_t ACK;
	ThisI2C_W_SDA(1);		// 先释放SDA
	ThisI2C_W_SCL(1);		// SCL高电平开始读取数据
	ACK = ThisI2C_R_SDA();
	ThisI2C_W_SCL(0);	
	return ACK;
}

封装MPU6050,配置寄存器

根据之前对寄存器的了解
MPU6050.c内容如下：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "ThisI2C.h"

// 宏定义
#define MPU6050_Slave 	0xd0
// 配置滤波、传感器的初始配置
#define SMPLRT_DIV			0X19
#define CONFIG					0X1A
#define GYRO_CONFIG			0X1B
#define ACCEL_CONFIG		0X1C
// 这几个连续的寄存器存储着各个轴的值
#define ACCEL_XOUT_H		0X3B
#define ACCEL_XOUT_L		0X3C
#define ACCEL_YOUT_H		0X3D
#define ACCEL_YOUT_L		0X3E
#define ACCEL_ZOUT_H		0X3F
#define ACCEL_ZOUT_L		0X40
#define TEMP_OUT_H 			0X41
#define TEMP_OUT_L			0X42
#define GYRO_XOUT_H			0X43
#define GYRO_XOUT_L			0X44
#define GYRO_YOUT_H			0X45
#define GYRO_YOUT_L			0X46
#define GYRO_ZOUT_H			0X47
#define GYRO_ZOUT_L			0X48

#define PWR_MGMT_1			0X6B
#define PWR_MGMT_2			0X6C
#define WHO_AM_I			0X75



void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddr,uint8_t Data){
	ThisI2C_Start();
	ThisI2C_SendByte(MPU6050_Slave);		// 从机地址
	// 如果没有应答直接跳出，可以用于写错误处理，不写不用管
	if(ThisI2C_ReceiveACK() != 0){
		return ;
	}
	ThisI2C_SendByte(RegAddr);					// 寄存器地址
	if(ThisI2C_ReceiveACK() != 0){
		return ;
	}
	ThisI2C_SendByte(Data);							// 数据
	if(ThisI2C_ReceiveACK() != 0){
		return ;
	}
	ThisI2C_End();
}
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddr){
	uint8_t Data;
	ThisI2C_Start();
	ThisI2C_SendByte(MPU6050_Slave);		// 从机地址
	ThisI2C_ReceiveACK();
	ThisI2C_SendByte(RegAddr);					// 寄存器地址
	ThisI2C_ReceiveACK();
	
	ThisI2C_Start();										// 转入读取时序重新起始
	ThisI2C_SendByte(MPU6050_Slave | 0x01);					// 从机地址(变为读)
	ThisI2C_ReceiveACK();
	Data = ThisI2C_ReceiveByte();
	ThisI2C_SendACK(1);										// 最后给非应答											
	ThisI2C_End();
	return Data;
}
// 初始化，配置寄存器
void MPU6050_Init(void){
	ThisI2C_Init();
	// 配置寄存器
	MPU6050_WriteReg(PWR_MGMT_1,0x01);		// 解除睡眠,选择推荐的陀螺仪x轴时钟
	MPU6050_WriteReg(PWR_MGMT_2,0x00);		// 不用待机
	MPU6050_WriteReg(SMPLRT_DIV,0x09);		// 10分频
	MPU6050_WriteReg(CONFIG,0x06);	
	MPU6050_WriteReg(GYRO_CONFIG,0x18);		// 自测不使能,使用最大量程
	MPU6050_WriteReg(ACCEL_CONFIG,0x18);
}

// 用于存储获取的加速度与陀螺仪各轴的值
struct MPU6050_DataDef{
	int16_t AccX;
	int16_t AccY;
	int16_t AccZ;
	int16_t GyroX;
	int16_t GyroY;
	int16_t GyroZ;
}MPU6050_Data;
// 获取传感器各轴的数据
void MPU6050_GetData(void){
	uint16_t DataH,DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(ACCEL_XOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(ACCEL_XOUT_L);
	MPU6050_Data.AccX = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(ACCEL_YOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(ACCEL_YOUT_L);
	MPU6050_Data.AccY = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(ACCEL_ZOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(ACCEL_ZOUT_L);
	MPU6050_Data.AccZ = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(GYRO_XOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(GYRO_XOUT_L);
	MPU6050_Data.GyroX = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(GYRO_YOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(GYRO_YOUT_L);
	MPU6050_Data.GyroY = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(GYRO_ZOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(GYRO_ZOUT_L);
	MPU6050_Data.GyroZ = (DataH << 8) | DataL;
}
// 获取ID
uint8_t MPU8050_GetId(void){
	return MPU6050_ReadReg(WHO_AM_I);
}

这里使用了结构体来保存获取的传感器数据，多数据时可以更方便的使用，在头文件进行了外部声明，MPU6050.h内容如下：

#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H

struct MPU6050_DataDef{
	int16_t AccX;
	int16_t AccY;
	int16_t AccZ;
	int16_t GyroX;
	int16_t GyroY;
	int16_t GyroZ;
}extern MPU6050_Data;	
void MPU6050_Init(void);
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddr,uint8_t Data);
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddr);
void MPU6050_GetData(void);
uint8_t MPU8050_GetId(void);


#endif

最后在主函数进行显示

main.c内容如下：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"


int main(void)
{
	uint8_t ID;
	OLED_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"ID:");
	MPU6050_Init();
	ID = MPU8050_GetId();
	OLED_ShowHexNum(1,7,ID,2);
	while (1)
	{
		MPU6050_GetData();
		OLED_ShowSignedNum(2,1,MPU6050_Data.AccX,5);
		OLED_ShowSignedNum(2,9,MPU6050_Data.AccY,5);
		OLED_ShowSignedNum(3,1,MPU6050_Data.AccZ,5);
		OLED_ShowSignedNum(3,9,MPU6050_Data.GyroX,5);
		OLED_ShowSignedNum(4,1,MPU6050_Data.GyroY,5);
		OLED_ShowSignedNum(4,9,MPU6050_Data.GyroZ,5);

	}
}

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