149 stm32 I2C总线通信Word文档下载推荐.docx

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拓扑结构

I2C总线在物理连接上分别由SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）及上拉电阻组成。

通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。

在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平。

（二）I2C总线协议

●I2C协议规定:

总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。

起始和结束信号总是由主设备产生。

总线在空闲状态时，SCL和SDA都保持着高电平。

起始信号:

当SCL为高电平而SDA由高到低的跳变，表示产生一个起始条件

结束信号：

当SCL为高而SDA由低到高的跳变，表示产生一个停止条件

●数据传输

数据传输以字节为单位,主设备在SCL线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA线上传输一个数据位，数据在时钟的高电平被采样，一个字节按数据位从高位到低位的顺序进行传输

主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址，一般为7位，然后再发生数据传输的方向位，0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据

●应答信号

接收数据的器件在接收到8bit数据后，向发送数据的器件发出低电平的应答信号，表示已收到数据。

这个信号可以是主控器件发出，也可以是从动器件发出。

总之，由接收数据的器件发出。

（三）I2C总线读写操作

主设备往从设备写数据

主设备读从设备数据

主设备读从设备的某个寄存器

（四）STM32F0-I2C控制器特性

●软件模拟I2C时序

由于直接控制GPIO引脚电平产生通讯时序时，需要由CPU控制每个时刻的引脚状态，所以称之为“软件模拟协议”方式。

●硬件控制产生I2C时序

STM32的I2C片上外设专门负责实现I2C通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来，CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。

这种由硬件外设处理I2C协议的方式减轻了CPU的工作，且使软件设计更加简单。

●I2C的主要特点

I2C总线规范rev03兼容性：

－从机模式和主机模式

－多主机功能

－标准模式（高达100kHz）

－快速模式（高达400kHz）

－超快速模式（高达1MHz）

－7位和10位地址模式

－软件复位

1字节缓冲带DMA功能

（五）STM32F0-I2C控制

SCL：

时钟，I2C1的话pb6或者8都可以

SDA：

数据传输

I2C的主要特点

§

64KB片上闪存的F0带2个I2C：

I2C1和I2C2

32KB片上闪存的F0只带1个I2C：

I2C1

I2C2比I2C1所支持的功能少些，不具备

对SMBus的硬件支持

20mA的驱动能力

模块双时钟域以及从停止模式唤醒

二、三轴加速度传感器mpu6050介绍

（一）mpu6050简介

1．MPU6050介绍

MPU-6050是全球首例6轴运动处理传感器。

它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（DigitalMotionProcessor），可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。

扩展之后还可以通过其I2C输出一个9轴的信号。

MPU-6050也可以通过其I2C接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器。

虽然陀螺仪可以测量加速度和角速度，但是大部分是用来测量角速度的。

2．三轴加速度测量

注意：

加速度测量计反应的加速向量与当前的受力方向是相反的，如上图，受力方向向左，但是加速度的向量方向为右

3．陀螺仪

陀螺仪，是用来测量角速度的，单位为度每秒（deg/s）

一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。

人们根据这个道理，用它来保持方向。

Mpu6050有3个陀螺仪，可测X,Y,Z方向的角速度值

（二）mpu6050特性参数

关于分辨率的计算：

首先加速度和陀螺仪都是16位的。

216/4（加速度测量范围+-2）=65536/4=16384

当加速度测量范围为+-2以上的时候，意味着分母越来越大，分辨率就越小。

（三）mpu6050寄存器介绍

1．POWERMANAGEMENT电源管理寄存器

SLEEP该位置1，MPU-60X0进入睡眠模式。

CLKSEL置0，可选择使用MPU-60X0默认的内部8M振荡器作为时钟源

●典型设置

//解除休眠状态

I2C_WriteReg（MPU6050_RA_PWR_MGMT_1,0x00）;

2．SAMPLERATEDIVIDER采样频率分频器

采样频率=陀螺仪输出频率/（1+SMPLRT_DIV）

当DLPFsisdisabled（0DLPF_CFG=0ror7777）），陀螺输出频率=8kHz；

//陀螺仪采样率，1KHz

I2C_WriteReg（MPU6050_RA_SMPLRT_DIV,0x07）;

3．CONFIGURATION低通滤波配置寄存器

该寄存器配置外部引脚采样，

陀螺仪和加速度计的数字低通滤波器。

//低通滤波频率，典型值：

0x06（带宽5KHz）

I2C_WriteReg（MPU6050_RA_CONFIG,0x06）;

4．GYROSCOPECONFIGURATION陀螺仪配置寄存器

该寄存器是用来触发陀螺仪自检和配置陀螺仪的满量程范围。

陀螺仪自检及测量范围，典型值：

0x18（不自检，2000deg/s）

I2C_WriteReg（MPU6050_RA_GYRO_CONFIG,0x18）;

5．ACCELEROMETERCONFIGURATION加速度配置寄存器

该寄存器是用来触发加速度计自检和配置加速度计的满量程范围。

//配置加速度传感器工作在2G模式，不自检

I2C_WriteReg（MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG,0x00）;

6．读取X,Y,Z三轴加速度的值

7．读取X,Y,Z三轴陀螺仪的值

8．读取温度值

摄氏度的温度可以用寄存器的置这么计算：

TemperatureninsdegreesC=

（TEMP_OUTRegistereValueasasignedquantity）/340+36.53

三、I2C通信实例

用I2C总线读取MPU6050数据

实验要求

利用STM32-I2C总线配置MPU6050，并读取三轴加速度的原始数据

（一）寄存器

●MPU6050的设备地址

因为AD0为高电平1，所以最终得到的地址为：

1101001。

这样给一位用户自己决定的好处在于，一个设备可以配备两个mpu6050，一个接地，一个接电源，地址是不同的。

（二）MPU6050电气原理图

NC表示可以未接，而我们板子实际上也是未接R4的，所以AD0和地是断开的。

因此AD0得到的是高电平1.

注：

R4未接，AD0直接接到电源上，因此设备地址为1101001既0x69

（三）Cubemx配置

虽然我们I2C1的SCL可以是PB6和8，但是我们MPU的SCL是连接到PB8的。

配置uart的波特率，I2C采用默认模式

（四）准备工作

1．将寄存器地址头文件加入

在老师的资料中有个mpu6050.h将所有相关寄存器地址都写在里面了。

将mpu6050.h复制到同一个project的Inc目录下。

2．创建新的mpu6050.c文件

新建一个文件，并按ctrl+s选择存放地点和存放名。

图是我保存后打开的。

（五）编写代码

1．从设备地址

写的时候方向为是0，所以最后一位是0，我们在头文件中已经封装好了

2．寄存器初始化

3．获取加速度

4．获取陀螺仪角速度

5．Main中获取初始值并循环取值

四、作业

利用I2C读取三轴传感器角速度的数值，并打印出来，可截图可录制视频演示结果