【STM32F1】——9轴姿态传感器JY901与IIC通信
一、简介
本篇主要对9轴姿态传感器JY901的调试过程进行总结，实现了以下功能。
- IIC通信采集+串口收发：使用STM32F103C8T6的GPIO口模拟IIC，从JY901读取数据，并通过USART1串口发送到PC。
二、JY901介绍
- 电压：3.3-5V
- 量程：X/Z轴 ±180°， Y轴 ±90°
- 通信方式：IIC、UART（默认9600波特率）
- 型号区别：JY901S（带温补），JY901B（带气压）
- 帧头格式：以角度输出为例，回传数据为11位。格式为：0x55 0x53 RollL RollH PitchL PitchH YawL YawH TL TH SUM
- JY901的IIC通信协议：
1）模块的IIC协议采用寄存器地址访问的方式。每个地址内的数据均为16位数据，寄存器地址和含义详见用户手册。
2）JY901-IIC的写入：主机向JY901发送开始信号，写入JY901的设备地址dev（即0x50）。再写入目标寄存器的地址reg。随后写入第一个数据的低字节、高字节。当最后一个数据写完后，主机向JY901发送停止信号。
3）JY901-IIC的读取：主机向JY901发送开始信号，写入JY901的设备地址dev（即0x50）。再写入目标寄存器的地址reg。主机再向JY901发送一个读信号(dev<<1)+1。JY901按先低字节，后高字节的顺序输出数据。主机在接收每一个字节后，拉低SDA总线，并向JY901发送应答信号，待接收到length长度的数据后，主机不再反馈应答信号，数据传输停止。主机发送停止信号，结束读取。
三、IIC通信的相关知识点
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IIC通信的总线：分为时钟线SCL和信号线SDA，其中：
1）SCL：由主设备提供时钟信号，用来同步数据传输；
2）SDA：用来传输数据 -
IIC的通信协议：
1）由SCL和SDA通过逻辑电平的配合，产生三种信号，构成基本的时序单元：
① 开始信号：SCL高电平期间，SDA由高电平变为低电平，意味着总线被占用
② 结束信号：SCL高电平期间，SDA由低电平变为高电平，意味着总线空闲
③ 应答信号：发送设备每发送完一个字节（8位）后，在第9位释放数据线，由接收设备反馈一个信号。当应答信号为低电平时，表示接收设备成功接收，规定为有效应答ACK；反之为无效应答。 -
IIC通信的数据传输原则：
1）先发送高位数据，再发送低位数据（高位先行）
2）IIC总线进行数据传输时，在SCL=1时，SDA上的不允许由电平变化。只有在SCL=0时，SDA上的电平才可以变化。数据的传输是边沿触发。
3）当SCL=SDA=1时，总线处于空闲状态。 -
IIC写操作的通信过程：依靠地址进行通信
1）主机在IIC总线上发送起始信号，总线上的所有从机等待主机的数据；
2）主机发送“从机地址+0（代表写数据）”得到8位数据帧，从机检测是否为对应地址，产生应答信号。
3）主机接收应答信号，向从机发送真正的数据信号。
- IIC读操作的通信过程：
1）主机在IIC总线上发送起始信号，总线上的所有从机等待主机的数据；
2）主机发送 “从机地址+1（代表读操作）”组成的8位数据帧，从机检测是否为对应地址，产生应答信号，同时向主机返回8位数据帧，随后等待主机的应答信号；
3）主机发出应答信号，从机发送数据，直到主机发送非应答信号，从机停止发送
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模拟IIC和硬件IIC
1）硬件IIC：对应芯片上的IIC外设，有相应IIC驱动电路。通信较为稳定，但需要直接调用内部寄存器进行配置，编程相对繁琐；
2）软件IIC：使用GPIO管脚，用软件控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序，通信稳定，编程相对简单； -
注意事项IIC外接上拉电阻：
1）在使用模拟IIC通信时，需要外接上拉电阻，一般使用4.7kΩ！因为GPIO口一般配置的是开漏输出，这意味着内部电路可以吸收电流，但无法提供电流，即GPIO可以被设置为低电平，但不能被设置为高电平。而上拉电阻可以保证在没有设备驱动时总线SCL和SDA被保持在高电平状态。2）这里的GPIO口不能使用推挽输出，因为一个设备输出高电平，一个设备输出低电平时会导致短路烧毁设备。
四、JY901的模拟IIC通信
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接线：
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程序简介：使用STM32F103C8T6的GPIO口模拟IIC通信，实现9轴姿态模块JY901数据的读取，并利用USART1发送到PC。
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实现思路：
1）配置GPIO口，拉高电平进行初始化；
2）编写模拟IIC通信的子函数；
3）配置串口USART1，打开发送中断；
4）IIC读取JY901的数据，通过USART1发送到PC的串口助手。 -
代码解析：
1）模拟IIC对应的GPIO口初始化：一定配置成开漏输出！
void IIC_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //配置PB10-SCL PB11-SDL 为开漏输出 刷新频率为10Mhz GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //应用配置到GPIOB GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); SDA_OUT(); //sda线输出 IIC_SDA=1; IIC_SCL=1; }2）模拟IIC通信的一些子函数：
#include "sys.h" #define SDA_IN() { GPIOB->CRL&=0x0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;} #define SDA_OUT() { GPIOB->CRL&=0x0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;} #define IIC_SCL PBout(10) #define IIC_SDA PBout(11) #define READ_SDA PBin(11) void IIC_Start(void) { SDA_OUT(); IIC_SDA = 1; IIC_SCL = 1; delay_us(5); IIC_SDA = 0; delay_us(5); IIC_SCL = 0; } void IIC_Stop(void) { SDA_OUT</
