软件I2C读写MPU6050代码

1、硬件电路

SCL引到了STM32的PB10号引脚，SDA引到了PB11号引脚
软件I2C协议：用普通GPIO口，手动反转电平实现协议，不需要STM32内部的外设资源支持，故端口是可以任意指定
MPU605在SCL和SDA自带了两个上拉电阻，故不需要额外接上拉电阻
AD0引脚：修改从机地址的最低位，其内置了下拉电阻，故引脚悬空时，相当于接地
INT:中断信号输出引脚，没用到，不接

2、I2C部分代码解释

（1）发送字节

void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
    //先把数据放到SDA上面，然后SCL先置1，再置零，将SDA上面的数据送出去
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < 8; i ++)
	{
		MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));//先去最高位
		MyI2C_W_SCL(1);//驱动时钟走一个脉冲
		MyI2C_W_SCL(0);
	}
}

除了终止条件，SCL以高电平结束，所有单元以低电平结束，方便各个单元的拼接
趁着SCL是低电平，先把数据放在SDA上，再MyI2C_W_SCL(1)；MyI2C_W_SCL(0);
SCL是原本是低电平，此时先高电平再低电平，使得SDA走一个时钟，读取SCL的数据

（2）读取字节

SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行）

uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{
    //SDA先置1，这个时候从机把第一个数据放到SDA上，然后SCL置1，读取从机的数据
	uint8_t i, Byte = 0x00;
	MyI2C_W_SDA(1);//主机释放SDA，从机把数据放到SDA，这时，主机释放SCL，SCL高电平，主机就能读取数据（高位先行）
	for (i = 0; i < 8; i ++)
	{
		MyI2C_W_SCL(1);//SCL高电平，主机就可能读取数据了
        //置1之后读取SDA的数据
		if (MyI2C_R_SDA() == 1){Byte |= (0x80 >> i);}//如果不是高电平，就默认是写进0
		MyI2C_W_SCL(0);
	}
	return Byte;//把接收的字节放回过去
}

接收一个字节，开始时，SCL为低电平，从机把数据放在SDA，为了防止主机干扰从机写入数据
主机先释放SDA，释放SDA相当于切换为输入模式，故在SCL低电平时，从机会把数据放到SDA
如果从机想发1，就释放SDA，发0，拉低SDA，然后主机释放SCL，在SCL高电平期间，读取SDA
即在SCL为低电平的时候，SDA写入数据，等SCL释放时，读SDA数据，即为读写分离的方式
故在读写数据的时候，SCL是在SDA低电平的时候变化，在高电平的时候不变，

在起始和终止的时候，SCL是在SDA高电平的时候变化

(3)接收应答

函数进来时，SCL为低电平，主机释放SDA，防止干扰从机，同时从机把应答位放在SDA上，
SCL高电平，主机读取应答位，SCL低电平，进入下一个时序单元

uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
    //将SDA置1后，这个时候从机把应答位放在SDA上，这个时候只需要SCL置1，后置零，读取数据即可，记得是        
    //在SCL为高电平的时候读取数据，然后读取完之后SCL再置零
	uint8_t AckBit;
	MyI2C_W_SDA(1);
	MyI2C_W_SCL(1);
	AckBit = MyI2C_R_SDA();//此处不一定是1，
	MyI2C_W_SCL(0);
	return AckBit;
}

AckBit = MyI2C_R_SDA();//此处不一定是1，
原因：I2C的引脚都是开漏输出+弱上拉配置，主机输出1，并不是强制SDA为高电平而是释放SDA
I2C是在进行通信，主机释放SDA，从机在的情况下，有义务将SDA拉低，故读到0，代表从机给了应答，1则从机应答

3、MyI2C.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
 
//写SCL的函数
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)BitValue);
	Delay_us(10);
}
 
//写SDA的函数
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)BitValue);
	Delay_us(10);
}
 
 
//读SDA的函数
uint8_t MyI2C_R_SDA(void)//读
{
	uint8_t BitValue;
	BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11);//读取SDA的线
	Delay_us(10);
	return BitValue;
}
 
//MyI2C初始化
void MyI2C_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出模式（仍然可以输入，输入时，先输出1，再直接读取输入数据寄存器）
	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);//都为高电平，处于空闲状态
}
 
 
 
//兼容起始条件和重复条件
void MyI2C_Start(void)
{
	MyI2C_W_SDA(1);//先确保释放数据线，再释放SCL
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SDA(0);//拉低数据线，触发通讯
	MyI2C_W_SCL(0);//拉低时钟线，方便数据线上的数据变化
}
 
//终止条件
//确保释放的时候，能产生上升沿，需要先拉底数据线，后面在SCL是高电平的时候，再拉高SDA
void MyI2C_Stop(void)
{
	MyI2C_W_SDA(0);
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SDA(1);
}
//除了终止条件，SCL以高电平结束，所有单元以低电平结束，方便各个单元的拼接
 
//发送一个字节的逻辑（以stm32为视角）
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < 8; i ++)
	{
		//除了终止条件，SCL以高电平结束，所有单元以低电平结束，方便各个单元的拼接
		//趁着SCL是低电平，先把数据放在SDA上，再让SDA走一个时钟
		MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));//先去最高位
		MyI2C_W_SCL(1);//驱动时钟走一个脉冲
		MyI2C_W_SCL(0);
	}
}
 
//接收一个字节，开始时，SCL为低电平，从机把数据放在SDA，为了防止主机干扰从机写入数据
//主机先释放SDA，释放SDA相当于切换为输入模式，故在SCL低电平时，从机会把数据放到SDA
//如果从机想发1，就释放SDA，发0，拉低SDA，然后主机释放SCL，在SCL高电平期间，读取SDA
//即在SCL为低电平的时候，SDA写入数据，等SCL释放时，读SDA数据，即为读写分离的方式
//故在读写数据的时候，SCL是在SDA低电平的时候变化，在高电平的时候不变，
//在起始和终止的时候，SCL是在SDA高电平的时候变化
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{
	uint8_t i, Byte = 0x00;
	MyI2C_W_SDA(1);//主机释放SDA，从机把数据放到SDA，这时，主机释放SCL，SCL高电平，主机就能读取数据（高位先行）
	for (i = 0; i < 8; i ++)
	{
		MyI2C_W_SCL(1);//SCL高电平，主机就可能读取数据了
		if (MyI2C_R_SDA() == 1){Byte |= (0x80 >> i);}//如果不是高电平，就默认是写进0
		MyI2C_W_SCL(0);
	}
	return Byte;//把接收的字节放回过去
}
 
 
//发送应答
//函数进来时，SCL为低电平，
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{
	MyI2C_W_SDA(AckBit);
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SCL(0);//进入下一个时序单元
}
 
 
//接收应答
//函数进来时，SCL为低电平，主机释放SDA，防止干扰从机，同时，从机把应答位放在SDA上，
//SCL高电平，主机读取应答位，SCL低电平，进入下一个时序单元
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
	uint8_t AckBit;
	MyI2C_W_SDA(1);
	MyI2C_W_SCL(1);
	AckBit = MyI2C_R_SDA();//此处不一定是1，
	//原因：I2C的引脚都是开漏输出+弱上拉配置，主机输出1，并不是强制SDA为高电平而是释放SDA
	//I2C是在进行通信，主机释放SDA，从机在的情况下，有义务将SDA拉低，故读到0，代表从机给了应答，1则从机应答
	MyI2C_W_SCL(0);
	return AckBit;
}

4、MPU6050.c 在这个代码当中写到了MPU读写寄存器等函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyI2C.h"
#include "MPU6050_Reg.h"
 
#define MPU6050_ADDRESS		0xD0
 
//基于I2C通信的模块，实现指定地址读、指定地址写，再实现写寄存器对芯片进行配置，读寄存器得到传感器数据
 
//指定地址写
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
	MyI2C_Start();
	MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);
	MyI2C_ReceiveAck();//没有对应答位进行判断
	MyI2C_SendByte(RegAddress);
	MyI2C_ReceiveAck();//没有对应答位进行判断
	MyI2C_SendByte(Data);
	MyI2C_ReceiveAck();//没有对应答位进行判断
	MyI2C_Stop();
}
 
//指定地址读
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
	uint8_t Data;
	
	MyI2C_Start();
	MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);
	MyI2C_ReceiveAck();
	MyI2C_SendByte(RegAddress);
	MyI2C_ReceiveAck();
	
	MyI2C_Start();
	MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01);//读
	MyI2C_ReceiveAck();
	//若想要给多个数据，则用for循环接收，然后MyI2C_SendAck(0)，最后再写1
	Data = MyI2C_ReceiveByte();
	MyI2C_SendAck(1);//1不给从机应答，0给从机应答（想读多个字节，给应答），如果在这里给了应答，那么从机就会源源不断发送数据
	MyI2C_Stop();
	
	return Data;//地址
}
 
 
 
 
//目前的配置：解除睡眠、选择陀螺仪时钟，6个轴均不待机，采样分频为10
//滤波参数给最大，陀螺仪个加速度计都选择最大量程
void MPU6050_Init(void)
{
	MyI2C_Init();
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);
	//电源管理寄存器1：翻手册：一位一位赋值，不复位，解除睡眠，不需要循环，温度传感器失能，001：选择x轴的螺旋仪时钟
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);
	//电源管理寄存器2：00:不需要循环模式唤醒频率，后6位，每个轴的待机位，全部给0，不需要待机
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09);//10分频
	//采样率分频，这8位决定了数据的快慢，值越小越快，根据实际的需求来，
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);
	//配置寄存器：前两位：没用，第3位到5位：000不需要外部同步，最后三位：110，最平滑的数字低通滤波器
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);
	//陀螺仪配置寄存器：前面三位：自测使能，不自测；4、5位：满量程选择，11，选择最大量程，后面三位无关位
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);
	//加速度计配置寄存器：自测给000，满量程给最大量程11，用不到高通滤波器00
}
 
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
	return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);
}
 
/*
获取数据
加速度传感器的输出数据（x轴y轴和z轴的加速度）
陀螺仪传感器的输出数据（x轴y轴和z轴的角速度）
改变MPU6050传感器的姿态，6个数据就会对应变化
*/
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, 
						int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{
	uint8_t DataH, DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);
	*AccX = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);
	*AccY = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);
	*AccZ = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);
	*GyroX = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);
	*GyroY = (DataH << 8) | DataL;
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);
	*GyroZ = (DataH << 8) | DataL;
}

5、MPU6050_Reg.c

#ifndef __MPU6050_REG_H
#define __MPU6050_REG_H
 
#define	MPU6050_SMPLRT_DIV		0x19//采样率分频
#define	MPU6050_CONFIG			0x1A//配置寄存器
#define	MPU6050_GYRO_CONFIG		0x1B//陀螺仪配置寄存器
#define	MPU6050_ACCEL_CONFIG	0x1C//加速度计配置寄存器
 
#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_H	0x3B//加速度寄存器X轴的高8位
#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_L	0x3C//加速度寄存器X轴的低8位
#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//陀螺仪的x轴
#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//电源管理寄存器1，地址是0x6B
#define	MPU6050_PWR_MGMT_2		0x6C//电源管理寄存器2，地址是0x6B
#define	MPU6050_WHO_AM_I		0x75
 
#endif

6、main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"
 
uint8_t ID;
int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ;
//写好I2C底层的GPIO初始化和6各时序基本单元
//起始、终止、发送一个字节、接受一个字节、发送应答和接收应答
 
int main(void)
{
	OLED_Init();
	MPU6050_Init();
	
	
	OLED_ShowString(1, 1, "ID:");
	ID = MPU6050_GetID();
	OLED_ShowHexNum(1, 4, ID, 2);
	
	while (1)
	{
		MPU6050_GetData(&AX, &AY, &AZ, &GX, &GY, &GZ);
		OLED_ShowSignedNum(2, 1, AX, 5);
		OLED_ShowSignedNum(3, 1, AY, 5);
		OLED_ShowSignedNum(4, 1, AZ, 5);
		OLED_ShowSignedNum(2, 8, GX, 5);
		OLED_ShowSignedNum(3, 8, GY, 5);
		OLED_ShowSignedNum(4, 8, GZ, 5);
	}
}