STM32 F103C8T6学习笔记6：IIC通信__驱动MPU6050 6轴运动处理组件

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了STM32 F103C8T6学习笔记6：IIC通信__驱动MPU6050 6轴运动处理组件—一阶互补滤波。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

今日主要学习一款倾角传感器——MPU6050,往后对单片机原理基础讲的会比较少，更倾向于简单粗暴地贴代码，因为经过前些日子对MSP432的学习，对原理方面也有些熟络了，除了在新接触它时会对其引脚、时钟、总线等进行仔细一些的研究之外，其余驱动方面便是照搬经验了~~

本文尝试使用STM32 F103C8T6通过IIC通信驱动MPU6050，文章提供源码、原理讲解、实践操作与结果截图，测试工程下载。

MPU6050

使用注意点：

程序设计目标：

移植IIC通信：

编写IIC与MPU6050的通信：

向MPU6050寄存器写数据：

读取MPU6050寄存器数据：

MPU6050地址：

MPU6050初始化：

MPU6050数据读取处理：

MPU6050滤波一阶互补：

主函数代码：

MPU6050

下图为MPU6050:

STM32 F103C8T6学习笔记6：IIC通信__驱动MPU6050 6轴运动处理组件—一阶互补滤波,STM32 F103 C8T6笔记,硬件模块与传感器的驱动,stm32,学习,笔记

MPU6050是由三个陀螺仪和三个加速度传感器组成的6轴运动处理组件，是一款六轴（三轴加速度+三轴角速度（陀螺仪））传感器

1. VCC：构成8位的IIC地址模块自带了 3.3V 超低压差稳压芯片，给 MPU6050 供电，因此外部供电可以选择：3.3V / 5V 都可以

2.GND：不多说

3.SCL、SDA：IIC通讯引脚

另外，IIC_SDA 和 IIC_SCL 带了 4.7K上拉电阻，外部可以不用再加上拉电阻了

4.XDA、XCL：XDA 跟 XCl是用来外接电磁传感器，即使模块不动，数值也会有波动。而外加电磁传感器就是更好的解决这一问题。

5.AD0: AD0 是从 IIC 接口（接 MCU）的地址控制引脚，该引脚控制IIC 地址的最低位。如果接 GND，则 MPU6050 的 IIC 地址是：0X68，如果接 VDD，则是0X69。另外，MPU_AD0 自带了 10K 下拉电阻，当 AD0悬空时，默认 IIC 地址为（0X68）。

6.INT:在MPU6050 中有个INT 引脚，每当MPU6050 有数据输出时，引脚INT 有相应的电平变化。可以将其触发外部中断作为控制周期。当MPU6050 的读取一次数据，就控制一次，可以很好地保持MPU6050 数据的实时性。

使用注意点：

1.不用触碰MPU6050芯片的表面，实测会使其卡住，我遇到这问题是需要给单片机重新下载程序才能解决。

2.AD0脚可以悬空也可接VCC\GND，这三种接法情况会导致MPU6050的地址变化，我是悬空的。

3.本文用到include "math.h"的库函数： double atan2 (double y , double x);编译报错警告时注意添加头文件~

程序设计目标：

有关于MPU6050地址，寄存器读取，寄存器写入方面的一些知识，我们就在程序设计实践中一起讲了~~

此次程序设计目标简单，是IIC 读取MPU6050的角度值，用串口1每隔1S向上位机反馈：

移植IIC通信：

首先是移植IIC软件模拟时序、IIC引脚初始化的代码，这里直接贴出：此处我初始化了PA2 和 PA3为通信端口：该IIC代码是从他处移植的~ IIC基本原理不多加介绍：

#include "bsp_i2c.h"

/* 定义I2C总线连接的GPIO端口, 用户只需要修改下面4行代码即可任意改变SCL和SDA的引脚 */
#define GPIO_PORT_I2C	GPIOA			/* GPIO端口 */
#define RCC_I2C_PORT 	RCC_APB2Periph_GPIOA		/* GPIO端口时钟 */
#define I2C_SCL_PIN		GPIO_Pin_2			/* 连接到SCL时钟线的GPIO */
#define I2C_SDA_PIN		GPIO_Pin_3			/* 连接到SDA数据线的GPIO */




/* 定义读写SCL和SDA的宏，已增加代码的可移植性和可阅读性 */
#if 0	/* 条件编译： 1 选择GPIO的库函数实现IO读写 */
	#define I2C_SCL_1()  GPIO_SetBits(GPIO_PORT_I2C, I2C_SCL_PIN)		/* SCL = 1 */
	#define I2C_SCL_0()  GPIO_ResetBits(GPIO_PORT_I2C, I2C_SCL_PIN)		/* SCL = 0 */
	
	#define I2C_SDA_1()  GPIO_SetBits(GPIO_PORT_I2C, I2C_SDA_PIN)		/* SDA = 1 */
	#define I2C_SDA_0()  GPIO_ResetBits(GPIO_PORT_I2C, I2C_SDA_PIN)		/* SDA = 0 */
	
	#define I2C_SDA_READ()  GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_I2C, I2C_SDA_PIN)	/* 读SDA口线状态 */
#else	/* 这个分支选择直接寄存器操作实现IO读写 */
    /*　注意：如下写法，在IAR最高级别优化时，会被编译器错误优化 */
	#define I2C_SCL_1()  GPIO_PORT_I2C->BSRR = I2C_SCL_PIN				/* SCL = 1 */
	#define I2C_SCL_0()  GPIO_PORT_I2C->BRR = I2C_SCL_PIN				/* SCL = 0 */
	
	#define I2C_SDA_1()  GPIO_PORT_I2C->BSRR = I2C_SDA_PIN				/* SDA = 1 */
	#define I2C_SDA_0()  GPIO_PORT_I2C->BRR = I2C_SDA_PIN				/* SDA = 0 */
	
	#define I2C_SDA_READ()  ((GPIO_PORT_I2C->IDR & I2C_SDA_PIN) != 0)	/* 读SDA口线状态 */
#endif

void i2c_GPIO_Config(void);

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Delay
*	功能说明: I2C总线位延迟，最快400KHz
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void i2c_Delay(void)
{
	uint8_t i;

	/*　
	 	下面的时间是通过安富莱AX-Pro逻辑分析仪测试得到的。
		CPU主频72MHz时，在内部Flash运行, MDK工程不优化
		循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz 
		循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us 
	 	循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us 
        
    IAR工程编译效率高，不能设置为7
	*/
	for (i = 0; i < 10; i++);
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线启动信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Start(void)
{
	/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */
	I2C_SDA_1();
	I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	I2C_SDA_0();
	i2c_Delay();
	I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线停止信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Stop(void)
{
	/* 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 */
	I2C_SDA_0();
	I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	I2C_SDA_1();
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_SendByte
*	功能说明: CPU向I2C总线设备发送8bit数据
*	形    参：_ucByte ： 等待发送的字节
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
{
	uint8_t i;

	/* 先发送字节的高位bit7 */
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{		
		if (_ucByte & 0x80)
		{
			I2C_SDA_1();
		}
		else
		{
			I2C_SDA_0();
		}
		i2c_Delay();
		I2C_SCL_1();
		i2c_Delay();	
		I2C_SCL_0();
		if (i == 7)
		{
			 I2C_SDA_1(); // 释放总线
		}
		_ucByte <<= 1;	/* 左移一个bit */
		i2c_Delay();
	}
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_ReadByte
*	功能说明: CPU从I2C总线设备读取8bit数据
*	形    参：无
*	返 回 值: 读到的数据
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_ReadByte(u8 ack)
{
	uint8_t i;
	uint8_t value;

	/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
	value = 0;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		value <<= 1;
		I2C_SCL_1();
		i2c_Delay();
		if (I2C_SDA_READ())
		{
			value++;
		}
		I2C_SCL_0();
		i2c_Delay();
	}
	if(ack==0)
		i2c_NAck();
	else
		i2c_Ack();
	return value;
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_WaitAck
*	功能说明: CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{
	uint8_t re;

	I2C_SDA_1();	/* CPU释放SDA总线 */
	i2c_Delay();
	I2C_SCL_1();	/* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */
	i2c_Delay();
	if (I2C_SDA_READ())	/* CPU读取SDA口线状态 */
	{
		re = 1;
	}
	else
	{
		re = 0;
	}
	I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	return re;
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Ack
*	功能说明: CPU产生一个ACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Ack(void)
{
	I2C_SDA_0();	/* CPU驱动SDA = 0 */
	i2c_Delay();
	I2C_SCL_1();	/* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	I2C_SDA_1();	/* CPU释放SDA总线 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_NAck
*	功能说明: CPU产生1个NACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_NAck(void)
{
	I2C_SDA_1();	/* CPU驱动SDA = 1 */
	i2c_Delay();
	I2C_SCL_1();	/* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();	
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_GPIO_Config
*	功能说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_I2C_PORT, ENABLE);	/* 打开GPIO时钟 */

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;  	/* 开漏输出 */
	GPIO_Init(GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);

	/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
	i2c_Stop();
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_CheckDevice
*	功能说明: 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
*	形    参：_Address：设备的I2C总线地址
*	返 回 值: 返回值 0 表示正确， 返回1表示未探测到
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
{
	uint8_t ucAck;

	i2c_GPIO_Config();		/* 配置GPIO */
	
	i2c_Start();		/* 发送启动信号 */

	/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
	i2c_SendByte(_Address|I2C_WR);
	ucAck = i2c_WaitAck();	/* 检测设备的ACK应答 */

	i2c_Stop();			/* 发送停止信号 */

	return ucAck;
}

#ifndef _BSP_I2C_H
#define _BSP_I2C_H

#include <inttypes.h>
#include "stm32f10x.h"

#define I2C_WR	0		/* 写控制bit */
#define I2C_RD	1		/* 读控制bit */

void i2c_Start(void);
void i2c_Stop(void);
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte);
uint8_t i2c_ReadByte(uint8_t ack);
uint8_t i2c_WaitAck(void);
void i2c_Ack(void);
void i2c_NAck(void);
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address);
void i2c_GPIO_Config(void);

#endif