STM32-I2C通信外设
STM32-I2C通信外设
一：I2C外设简介
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。也就是由硬件电路来自动翻转引脚电平，软件只需要写入控制寄存器CR和数据寄存器DR，还需要用SR读取状态。（高位先行）
二：I2C外设数据收发
1.当我们需要发送数据时，可以把一个数据写到数据寄存器DR，当移位寄存器没有数据移位时，这个数据寄存器（DATA REGISTER）的值就会进一步转到移位寄存器里,在移位的过程中，就可以把下一个数据放到数据寄存器（DATA REGISTER）里等着，一旦前一个数据完成，下一个数据就可以无缝衔接，继续发送。当数据由数据寄存器（DATA REGISTER）转到移位寄存器时，就会置状态寄存器的TXE位为1，表述发送寄存器为空。
2.接收数据时，输入的数据，一位一位地从引脚移动到移位寄存器里，当一个字节收齐之后，数据就整体从移位寄存器转到数据寄存器，同时置标志位RXNE，表示接受寄存器非空，这时就可以从数据由数据寄存器（DATA REGISTER）里把数据读出来。
三：I2C的复用端口
四：主机发送和接收
1.主机发送：
首先，初始化之后，总线默认空闲状态STM32默认是从模式，为了产生一个起始条件，STM32需要写入控制寄存器，只要在控制寄存器START位，写1就可以产生起始条件——STM32由从模式变为主模式。
五：硬件I2C读写MPU6050
相关函数：
1.I2C_ GenerateSTART
功能描述： 产生
I2Cx
传输
START
条件
参数1： I2Cx
：
x
可以是
1
或者
2
，来选择
I2C
外设
参数2：NewState: I2Cx START 条件的新状态，这个参数可以取：ENABLE 或者 DISABLE
2. I2C_ GenerateSTOP
功能描述： 产生
I2Cx
传输
STOP
条件
参数1：I2Cx
：
x
可以是
1
或者
2
，来选择
I2C
外设
参数2： NewState: I2Cx STOP 条件的新状态 ，这个参数可以取：ENABLE
或者
DISABLE
3. I2C_ AcknowledgeConfig
功能描述： 使能或者失能指定
I2C
的应答功能
参数1： I2Cx
：
x
可以是
1
或者
2
，来选择
I2C
外设
参数2： NewState: I2Cx 应答的新状态 ，这个参数可以取：ENABLE
或者
DISABLE
4. I2C_ SendData
功能描述： 通过外设
I2Cx
发送一个数据
参数1：I2Cx
：
x
可以是
1
或者
2
，来选择
I2C
外设
参数2： Data:
待发送的数据
5. I2C_ ReceiveData
功能描述： 返回通过
I2Cx
最近接收的数据
输入参数：I2Cx
：
x
可以是
1
或者
2
，来选择
I2C
外设
第一步：配置I2C外设，对I2C外设进行初始化
- 开启I2C和GPIO时钟
- 需要把PB10和PB11都初始化为复用开漏模式（原因：开漏是I2C协议设计要求，复用是GPIO的控制权要交给硬件外设，如果是软件I2C的话就是通用开漏模式）
- 初始I2C2外设
- 使能I2C255
/**
* 函 数：MPU6050初始化
* 参 数：无
* 返 回 值：无
*/
void MPU6050_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE); //开启I2C2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
/*GPIO初始化*/
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); //将PB10和PB11引脚初始化为复用开漏输出
/*I2C初始化*/
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure; //定义结构体变量
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; //模式，选择为I2C模式
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000; //时钟速度，选择为50KHz
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; //时钟占空比，选择Tlow/Thigh = 2
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; //应答，选择使能
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; //应答地址，选择7位，从机模式下才有效
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00; //自身地址，从机模式下才有效
I2C_Init(I2C2, &I2C_InitStructure); //将结构体变量交给I2C_Init，配置I2C2
/*I2C使能*/
I2C_Cmd(I2C2, ENABLE); //使能I2C2，开始运行
/*MPU6050寄存器初始化，需要对照MPU6050手册的寄存器描述配置，此处仅配置了部分重要的寄存器*/
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01); //电源管理寄存器1，取消睡眠模式，选择时钟源为X轴陀螺仪
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00); //电源管理寄存器2，保持默认值0，所有轴均不待机
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09); //采样率分频寄存器，配置采样率
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06); //配置寄存器，配置DLPF
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18); //陀螺仪配置寄存器，选择满量程为±2000°/s
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18); //加速度计配置寄存器，选择满量程为±16g
}第二步：控制外设电路，实现指定地址写的时序
生成起始条件（对于非阻塞式的程序，在函数结束之后，我们都要等待相应的标志位来确保这个函数的操作执行到位了，所以在程序中我们要等待EV5事件的到来），检测EV5事件： I2C_ CheckEvent——检查最近一次
I2C
事件是否是输入的事件
起始条件发送之后，就要发送从机地址、接收应答
按这个流程写代码：
/**
* 函 数：MPU6050写寄存器
* 参 数：RegAddress 寄存器地址，范围：参考MPU6050手册的寄存器描述
* 参 数：Data 要写入寄存器的数据，范围：0x00~0xFF
* 返 回 值：无
*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE); //硬件I2C生成起始条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //等待EV5
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter); //硬件I2C发送从机地址，方向为发送
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED); //等待EV6
I2C_SendData(I2C2, RegAddress); //硬件I2C发送寄存器地址
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING); //等待EV8
I2C_SendData(I2C2, Data); //硬件I2C发送数据
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); //等待EV8_2
I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE); //硬件I2C生成终止条件
}第三步：控制外设电路，实现指定地址读的时序
/**
* 函 数：MPU6050读寄存器
* 参 数：RegAddress 寄存器地址，范围：参考MPU6050手册的寄存器描述
* 返 回 值：读取寄存器的数据，范围：0x00~0xFF
*/
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE); //硬件I2C生成起始条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //等待EV5
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter); //硬件I2C发送从机地址，方向为发送
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED); //等待EV6
I2C_SendData(I2C2, RegAddress); //硬件I2C发送寄存器地址
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED); //等待EV8_2
I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE); //硬件I2C生成重复起始条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT); //等待EV5
I2C_Send7bitAddress(I2C2, MPU6050_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver); //硬件I2C发送从机地址，方向为接收
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED); //等待EV6
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE); //在接收最后一个字节之前提前将应答失能
I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE); //在接收最后一个字节之前提前申请停止条件
MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED); //等待EV7
Data = I2C_ReceiveData(I2C2); //接收数据寄存器
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, ENABLE); //将应答恢复为使能，为了不影响后续可能产生的读取多字节操作
return Data;
}六：防止死循环卡机
/**
* 函 数：MPU6050等待事件
* 参 数：同I2C_CheckEvent
* 返 回 值：无
*/
void MPU6050_WaitEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
{
uint32_t Timeout;
Timeout = 10000; //给定超时计数时间
while (I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) != SUCCESS) //循环等待指定事件
{
Timeout --; //等待时，计数值自减
if (Timeout == 0) //自减到0后，等待超时
{
/*超时的错误处理代码，可以添加到此处*/
break; //跳出等待，不等了
}
}
}