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STM32入门——IIC通讯

江科大STM32学习记录

I2C通信

  • I2C(Inter IC Bus)是由Philips公司开发的一种通用数据总线
  • 两根通信线:SCL(Serial Clock)、SDA(Serial Data)
  • 同步,半双工
  • 带数据应答
  • 支持总线挂载多设备(一主多从、多主多从)
    硬件电路
  • 所有I2C设备的SCL连在一起,SDA连在一起
  • 设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
  • SCL和SDA各添加一个上拉电阻,阻值一般为4.7KΩ左右
    在这里插入图片描述
  • *IIC的SCL和SDA要配置成开漏输出,开漏与弱上拉的模式

I2C时序基本单元

  • 起始条件:SCL高电平期间,SDA从高电平切换到低电平
  • 终止条件:SCL高电平期间,SDA从低电平切换到高电平
    在这里插入图片描述
void myIIC_Start(void)//SCL高电平期间,sda产生一个下升沿
{Set_SDA(1);Set_SCL(1);Set_SDA(0);Set_SCL(0);}void myIIC_Stop(void)//SCL高电平期间,sda产生一个上升沿
{Set_SCL(1);Set_SDA(0);Set_SDA(1);
}

I2C时序基本单元

  • 发送一个字节:SCL低电平期间,主机将数据位依次放到SDA线上(高位先行),然后释放SCL,从机将在SCL高电平期间读取数据位,所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化,依次循环上述过程8次,即可发送一个字节
    在这里插入图片描述

void myIIC_SendByte(uint8_t Byte)//SCL低电平,主机把数据放到SDA线上,SCL高电平,从机读取SDA上的数据
{uint8_t i;for(i=0;i<8;i++){Set_SDA(Byte & (0x80>>i));Set_SCL(1);	Set_SCL(0);	}
}

I2C时序基本单元

  • 接收一个字节:SCL低电平期间,从机将数据位依次放到SDA线上(高位先行),然后释放SCL,主机将在SCL高电平期间读取数据位,所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化,依次循环上述过程8次,即可接收一个字节(主机在接收之前,需要释放SDA)
    在这里插入图片描述

uint8_t myIIC_ReceByte(void)//SCL低电平,从机把数据放到SDA线上,SCL高电平,主机读取SDA上的数据
{uint8_t Rece_Byte = 0x00;uint8_t i;Set_SDA(1);//释放sda总线for(i=0;i<8;i++){Set_SCL(1);if(Read_SDA() == 1){Rece_Byte |= (0x80 >> i);}Set_SCL(0);	}return Rece_Byte;}

  • 发送应答:主机在接收完一个字节之后,在下一个时钟发送一位数据,数据0表示应答,数据1表示非应答
  • 接收应答:主机在发送完一个字节之后,在下一个时钟接收一位数据,判断从机是否应答,数据0表示应答,数据1表示非应答(主机在接收之前,需要释放SDA)
    在这里插入图片描述
void myIIC_SendACK(uint8_t AckBit)
{Set_SDA(AckBit);Set_SCL(1);	Set_SCL(0);	
}uint8_t myIIC_ReceACK(void)
{uint8_t AckBit;Set_SDA(1);//释放sda总线Set_SCL(1);AckBit = Read_SDA();Set_SCL(0);	return AckBit;
}

I2C时序

  • 指定地址写
  • 对于指定设备(Slave Address),在指定地址(Reg Address)下,写入指定数据(Data)
    在这里插入图片描述
    发送的第一个字节为从机地址加读写位,高七位为从机地址,最低位为读写位(0表示要写入;1表示要读出)
void Specify_Address_Write(uint8_t Slave,uint8_t RegAddress,uint8_t Data)
{myIIC_Start();myIIC_SendByte(Slave);myIIC_ReceACK();myIIC_SendByte(RegAddress);myIIC_ReceACK();myIIC_SendByte(Data);myIIC_ReceACK();myIIC_Stop();}

  • 当前地址读
  • 对于指定设备(Slave Address),在当前地址指针指示的地址下,读取从机数据(Data)
    在这里插入图片描述

  • 指定地址读
  • 对于指定设备(Slave Address),在指定地址(Reg Address)下,读取从机数据(Data)
    在这里插入图片描述
uint8_t Specify_Address_Read(uint8_t Slave,uint8_t RegAddress)
{uint8_t temp;myIIC_Start();myIIC_SendByte(Slave);myIIC_ReceACK();myIIC_SendByte(RegAddress);myIIC_ReceACK();
//上面为指定地址myIIC_Start();//重复起始myIIC_SendByte(Slave | 0x01);//低位1表示读操作myIIC_ReceACK();temp = myIIC_ReceByte();myIIC_SendACK(1);//不应答myIIC_Stop();return temp;

MPU6050简介

  • MPU6050是一个6轴姿态传感器,可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度、角速度参数,通过数据融合,可进一步得到姿态角,常应用于平衡车、飞行器等需要检测自身姿态的场景
  • 3轴加速度计(Accelerometer):测量X、Y、Z轴的加速度
  • 3轴陀螺仪传感器(Gyroscope):测量X、Y、Z轴的角速度
    在这里插入图片描述
    MPU6050参数
  • 16位ADC采集传感器的模拟信号,量化范围:-32768~32767
  • 加速度计满量程选择:±2、±4、±8、±16(g)
  • 陀螺仪满量程选择: ±250、±500、±1000、±2000(°/sec)
  • 可配置的数字低通滤波器
  • 可配置的时钟源
  • 可配置的采样分频
  • I2C从机地址:1101000(AD0=0) 1101001(AD0=1)

硬件电路
在这里插入图片描述
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MPU6050框图
在这里插入图片描述
案例:获取xyz加速度值和陀螺仪值

#include "MPU6050.h"void MPU6050_Init(void)
{myIIC_Init();Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_CONFIG,0x06);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18);}uint8_t MCU6050_GetID(void)
{return Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_WHO_AM_I);}void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{uint8_t data_H;uint8_t data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_XOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_XOUT_L);*AccX = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_YOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_YOUT_L);*AccY = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);*AccZ = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_XOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_XOUT_L);*GyroX = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_YOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_YOUT_L);*GyroY = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_ZOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_ZOUT_L);*GyroZ = (data_H<<8) | data_L;}
#ifndef _MPU6050_H
#define _MPU6050_H
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "myIIC.h"
#define	MPU6050_SMPLRT_DIV		0x19
#define	MPU6050_CONFIG			0x1A
#define	MPU6050_GYRO_CONFIG		0x1B
#define	MPU6050_ACCEL_CONFIG	0x1C#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_H	0x3B
#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
#define	MPU6050_TEMP_OUT_L		0x42
#define	MPU6050_GYRO_XOUT_H		0x43
#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
#define	MPU6050_PWR_MGMT_2		0x6C
#define	MPU6050_WHO_AM_I		0x75
#define	MPU6050_Address		0xD0void MPU6050_Init(void);
uint8_t MCU6050_GetID(void);
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ);#endif

硬件I2C通信

  • 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

I2C框图
在这里插入图片描述
I2C基本结构
在这里插入图片描述
主机发送
在这里插入图片描述

//超时退出机制uint8_t Check_Timeout(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
{uint32_t time = 5000;while(I2C_CheckEvent(I2Cx,I2C_EVENT) != SUCCESS){time -- ;if(time == 0){return Timeout;}}return SUCCESS;
}void Specify_Address_Write(uint8_t Slave,uint8_t RegAddress,uint8_t Data)
{I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);I2C_Send7bitAddress(I2C2,Slave,I2C_Direction_Transmitter);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);I2C_SendData(I2C2,RegAddress);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);I2C_SendData(I2C2,Data);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);}

主机接收
在这里插入图片描述

uint8_t Specify_Address_Read(uint8_t Slave,uint8_t RegAddress)
{uint8_t ReceData;I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);I2C_Send7bitAddress(I2C2,Slave,I2C_Direction_Transmitter);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);I2C_SendData(I2C2,RegAddress);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);I2C_Send7bitAddress(I2C2,Slave,I2C_Direction_Receiver);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED);I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,DISABLE);I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);ReceData = I2C_ReceiveData(I2C2);I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,ENABLE);return ReceData;
}

软件/硬件波形对比
在这里插入图片描述
硬件I2C相关寄存器
在这里插入图片描述

硬件I2C读取MPU6050数据

#include "I2C.h"void I2C_init(void)
{//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;//复用开漏模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  =  GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11);I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//指定I2C模式。I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 200000;//指定时钟频率I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//作为从机地址为7位I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;//作为从机自身地址I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//指定I2C快速模式占空比I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;I2C_Init(I2C2,&I2C_InitStructure);I2C_Cmd(I2C2,ENABLE);}//超时退出机制uint8_t Check_Timeout(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
{uint32_t time = 5000;while(I2C_CheckEvent(I2Cx,I2C_EVENT) != SUCCESS){time -- ;if(time == 0){return Timeout;}}return SUCCESS;
}void Specify_Address_Write(uint8_t Slave,uint8_t RegAddress,uint8_t Data)
{I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);I2C_Send7bitAddress(I2C2,Slave,I2C_Direction_Transmitter);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);I2C_SendData(I2C2,RegAddress);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);I2C_SendData(I2C2,Data);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);}uint8_t Specify_Address_Read(uint8_t Slave,uint8_t RegAddress)
{uint8_t ReceData;I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);I2C_Send7bitAddress(I2C2,Slave,I2C_Direction_Transmitter);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED);I2C_SendData(I2C2,RegAddress);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);I2C_Send7bitAddress(I2C2,Slave,I2C_Direction_Receiver);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED);//接收的最后一个字节之前就要不应答和发送终止信号I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,DISABLE);I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);Check_Timeout(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED);//接收到事件后一个字节就传到DR寄存器了ReceData = I2C_ReceiveData(I2C2);I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,ENABLE);return ReceData;
}void MPU6050_Init(void)
{I2C_init();Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_CONFIG,0x06);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18);Specify_Address_Write(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18);}
uint8_t MCU6050_GetID(void)
{return Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_WHO_AM_I);}void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{uint8_t data_H;uint8_t data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_XOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_XOUT_L);*AccX = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_YOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_YOUT_L);*AccY = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);*AccZ = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_XOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_XOUT_L);*GyroX = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_YOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_YOUT_L);*GyroY = (data_H<<8) | data_L;data_H = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_ZOUT_H);data_L = Specify_Address_Read(MPU6050_Address,MPU6050_GYRO_ZOUT_L);*GyroZ = (data_H<<8) | data_L;}

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点一下关注吧&#xff01;&#xff01;&#xff01;非常感谢&#xff01;&#xff01;持续更新&#xff01;&#xff01;&#xff01; &#x1f680; AI篇持续更新中&#xff01;&#xff08;长期更新&#xff09; 目前2025年06月05日更新到&#xff1a; AI炼丹日志-28 - Aud…...

自然语言处理——Transformer

自然语言处理——Transformer 自注意力机制多头注意力机制Transformer 虽然循环神经网络可以对具有序列特性的数据非常有效&#xff0c;它能挖掘数据中的时序信息以及语义信息&#xff0c;但是它有一个很大的缺陷——很难并行化。 我们可以考虑用CNN来替代RNN&#xff0c;但是…...

OpenLayers 分屏对比(地图联动)

注&#xff1a;当前使用的是 ol 5.3.0 版本&#xff0c;天地图使用的key请到天地图官网申请&#xff0c;并替换为自己的key 地图分屏对比在WebGIS开发中是很常见的功能&#xff0c;和卷帘图层不一样的是&#xff0c;分屏对比是在各个地图中添加相同或者不同的图层进行对比查看。…...

如何理解 IP 数据报中的 TTL?

目录 前言理解 前言 面试灵魂一问&#xff1a;说说对 IP 数据报中 TTL 的理解&#xff1f;我们都知道&#xff0c;IP 数据报由首部和数据两部分组成&#xff0c;首部又分为两部分&#xff1a;固定部分和可变部分&#xff0c;共占 20 字节&#xff0c;而即将讨论的 TTL 就位于首…...

什么是Ansible Jinja2

理解 Ansible Jinja2 模板 Ansible 是一款功能强大的开源自动化工具&#xff0c;可让您无缝地管理和配置系统。Ansible 的一大亮点是它使用 Jinja2 模板&#xff0c;允许您根据变量数据动态生成文件、配置设置和脚本。本文将向您介绍 Ansible 中的 Jinja2 模板&#xff0c;并通…...

Redis的发布订阅模式与专业的 MQ(如 Kafka, RabbitMQ)相比,优缺点是什么?适用于哪些场景?

Redis 的发布订阅&#xff08;Pub/Sub&#xff09;模式与专业的 MQ&#xff08;Message Queue&#xff09;如 Kafka、RabbitMQ 进行比较&#xff0c;核心的权衡点在于&#xff1a;简单与速度 vs. 可靠与功能。 下面我们详细展开对比。 Redis Pub/Sub 的核心特点 它是一个发后…...

用机器学习破解新能源领域的“弃风”难题

音乐发烧友深有体会&#xff0c;玩音乐的本质就是玩电网。火电声音偏暖&#xff0c;水电偏冷&#xff0c;风电偏空旷。至于太阳能发的电&#xff0c;则略显朦胧和单薄。 不知你是否有感觉&#xff0c;近两年家里的音响声音越来越冷&#xff0c;听起来越来越单薄&#xff1f; —…...

Java求职者面试指南:Spring、Spring Boot、MyBatis框架与计算机基础问题解析

Java求职者面试指南&#xff1a;Spring、Spring Boot、MyBatis框架与计算机基础问题解析 一、第一轮提问&#xff08;基础概念问题&#xff09; 1. 请解释Spring框架的核心容器是什么&#xff1f;它在Spring中起到什么作用&#xff1f; Spring框架的核心容器是IoC容器&#…...

R语言速释制剂QBD解决方案之三

本文是《Quality by Design for ANDAs: An Example for Immediate-Release Dosage Forms》第一个处方的R语言解决方案。 第一个处方研究评估原料药粒径分布、MCC/Lactose比例、崩解剂用量对制剂CQAs的影响。 第二处方研究用于理解颗粒外加硬脂酸镁和滑石粉对片剂质量和可生产…...

C++:多态机制详解

目录 一. 多态的概念 1.静态多态&#xff08;编译时多态&#xff09; 二.动态多态的定义及实现 1.多态的构成条件 2.虚函数 3.虚函数的重写/覆盖 4.虚函数重写的一些其他问题 1&#xff09;.协变 2&#xff09;.析构函数的重写 5.override 和 final关键字 1&#…...