基於 STM32 的硬體 I2C 讀取 MPU6050 資料
阿新 • • 發佈：2019-02-01
MPU6050其實就是一個 I2C 器件，裡面有很多暫存器（但是我們用到的只有幾個），我們通過讀寫暫存器來操作這個晶片。所以首要問題就是
STM32 和 MPU6050 的 I2C 通訊。
1、配置 STM32 （用I2C1：PB6——SCL；PB7——SDA）
1）時鐘 RCC
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1 , ENABLE);
2）GPIO 配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //兩個引腳都加 4.7K 上拉電阻
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
3）I2C 配置
void I2C_Configuration(void)
{
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 =0xc0; // STM32 的自身地址，不與從器件相同即可
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;
I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}
至此，STM32 已配置完畢，其實不是那麼難。
2、初始化 MPU6050
void MPU6050_Initialize() //初始化過程 ，其實就是寫 5個暫存器
{
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x00,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1); // reg107, 喚醒，8M內部時鐘源
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x07,MPU6050_RA_SMPLRT_DIV); //採用頻率 1000
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x06,MPU6050_RA_CONFIG);
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x01,MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG); //加速度量程 2g
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x18,MPU6050_RA_GYRO_CONFIG); //角速度量程 2000度/s
}
注：0xD0 表示 MPU6050 的地址。我們知道 I2C從器件（在此當然是指 MPU6050）有 8 位的地址，前 7 位由 WHO AM I 確定，第 8 位由 AD0 的電平決定。WHO AM I 預設值是 0x68H（1101000B），AD0 接低電平，所以 MPU6050 的 I2C 地址是 0xD0H（11010000B）。
3、I2C 核心程式 （ 讀/寫）
1）寫入暫存器
一次寫操作分為幾個步驟： 傳送開始訊號 -> 起始成功?（可能描述的不太準確） -> 傳送 MPU6050 地址、狀態（寫）-> 寫地址成功? -> 傳送 MPU6050內部某個待寫暫存器地址 -> 傳送成功? -> 傳送要寫入的內容 -> 傳送成功？ -> 傳送結束訊號
總結：先寫 MPU6050 地址，再寫 暫存器地址，最後寫 內容，且每次都要驗證（應該和應答訊號有關）。這就像寄快遞一樣，先寫市縣地址，再寫街道地址，最後寫門牌號。
再看下面的程式就會更容易理解一些。
void MPU6050_I2C_ByteWrite(u8 slaveAddr, u8 pBuffer, u8 writeAddr)
{
/* Send START condition */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); //傳送開始訊號
/* Test on EV5 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send MPU6050 address for write */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slaveAddr, I2C_Direction_Transmitter); // 傳送 MPU6050 地址、狀態（寫）
/* Test on EV6 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
/* Send the MPU6050's internal address to write to */
I2C_SendData(I2C1, writeAddr); //傳送 MPU6050內部某個待寫暫存器地址
/* Test on EV8 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
/* Send the byte to be written */
I2C_SendData(I2C1, pBuffer); //傳送要寫入的內容
/* Test on EV8 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
/* Send STOP condition */
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE); //傳送結束訊號
}
2）讀暫存器
因為 加速度值和角速度值都在暫存器裡，所以必須讀它才能獲得資料。
附上程式
如：MPU6050_I2C_BufferRead(0xd0, receive_data, MPU6050_RA_WHO_AM_I, 1); //讀 WHO_AM_I 暫存器的值（0x68）
如：
void MPU6050_GetRawAccelGyro(s16* AccelGyro) //讀加速度值 和 角速度值
{
u8 tmpBuffer[14],i;
MPU6050_I2C_BufferRead(0xd0, tmpBuffer, MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H, 14);
/* Get acceleration */
for(i=0; i<3; i++)
AccelGyro=((s16)((u16)tmpBuffer[2*i] << 8) + tmpBuffer[2*i+1]);
/* Get Angular rate */
for(i=4; i<7; i++) //在此跳過溫度暫存器，不需要溫度值
AccelGyro[i-1]=((s16)((u16)tmpBuffer[2*i] << 8) + tmpBuffer[2*i+1]);
}
注：
#define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_H 0x41
#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_L 0x42
#define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_H 0x43
#define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_L 0x44
#define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_H 0x45
#define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_L 0x46
#define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_H 0x47
#define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_L 0x48
I2C 讀核心程式：
void MPU6050_I2C_BufferRead(u8 slaveAddr, u8* pBuffer, u8 readAddr, u16 NumByteToRead)
{
/* While the bus is busy */
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
/* Send START condition */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
/* Test on EV5 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send MPU6050 address for write */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slaveAddr, I2C_Direction_Transmitter);
/* Test on EV6 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
/* Clear EV6 by setting again the PE bit */
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
/* Send the MPU6050's internal address to write to */
I2C_SendData(I2C1, readAddr);
/* Test on EV8 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
/* Send STRAT condition a second time */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
/* Test on EV5 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send MPU6050 address for read */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slaveAddr, I2C_Direction_Receiver);
/* Test on EV6 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
/* While there is data to be read */
while(NumByteToRead)
{
if(NumByteToRead == 1)
{
/* Disable Acknowledgement */
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
/* Send STOP Condition */
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}
/* Test on EV7 and clear it */
if(I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
{
/* Read a byte from the MPU6050 */
*pBuffer = I2C_ReceiveData(I2C1);
/* Point to the next location where the byte read will be saved */
pBuffer++;
/* Decrement the read bytes counter */
NumByteToRead--;
}
}
/* Enable Acknowledgement to be ready for another reception */
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);
}
最後，把六個值 printf 出來就行。
1、配置 STM32 （用I2C1：PB6——SCL；PB7——SDA）
1）時鐘 RCC
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1 , ENABLE);
2）GPIO 配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //兩個引腳都加 4.7K 上拉電阻
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
3）I2C 配置
void I2C_Configuration(void)
{
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 =0xc0; // STM32 的自身地址，不與從器件相同即可
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;
I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}
至此，STM32 已配置完畢，其實不是那麼難。
2、初始化 MPU6050
void MPU6050_Initialize() //初始化過程 ，其實就是寫 5個暫存器
{
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x00,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1); // reg107, 喚醒，8M內部時鐘源
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x07,MPU6050_RA_SMPLRT_DIV); //採用頻率 1000
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x06,MPU6050_RA_CONFIG);
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x01,MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG); //加速度量程 2g
MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x18,MPU6050_RA_GYRO_CONFIG); //角速度量程 2000度/s
}
注：0xD0 表示 MPU6050 的地址。我們知道 I2C從器件（在此當然是指 MPU6050）有 8 位的地址，前 7 位由 WHO AM I 確定，第 8 位由 AD0 的電平決定。WHO AM I 預設值是 0x68H（1101000B），AD0 接低電平，所以 MPU6050 的 I2C 地址是 0xD0H（11010000B）。
3、I2C 核心程式 （ 讀/寫）
1）寫入暫存器
一次寫操作分為幾個步驟： 傳送開始訊號 -> 起始成功?（可能描述的不太準確） -> 傳送 MPU6050 地址、狀態（寫）-> 寫地址成功? -> 傳送 MPU6050內部某個待寫暫存器地址 -> 傳送成功? -> 傳送要寫入的內容 -> 傳送成功？ -> 傳送結束訊號
總結：先寫 MPU6050 地址，再寫 暫存器地址，最後寫 內容，且每次都要驗證（應該和應答訊號有關）。這就像寄快遞一樣，先寫市縣地址，再寫街道地址，最後寫門牌號。
再看下面的程式就會更容易理解一些。
void MPU6050_I2C_ByteWrite(u8 slaveAddr, u8 pBuffer, u8 writeAddr)
{
/* Send START condition */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); //傳送開始訊號
/* Test on EV5 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send MPU6050 address for write */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slaveAddr, I2C_Direction_Transmitter); // 傳送 MPU6050 地址、狀態（寫）
/* Test on EV6 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
/* Send the MPU6050's internal address to write to */
I2C_SendData(I2C1, writeAddr); //傳送 MPU6050內部某個待寫暫存器地址
/* Test on EV8 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
/* Send the byte to be written */
I2C_SendData(I2C1, pBuffer); //傳送要寫入的內容
/* Test on EV8 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
/* Send STOP condition */
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE); //傳送結束訊號
}
2）讀暫存器
因為 加速度值和角速度值都在暫存器裡，所以必須讀它才能獲得資料。
附上程式
如：MPU6050_I2C_BufferRead(0xd0, receive_data, MPU6050_RA_WHO_AM_I, 1); //讀 WHO_AM_I 暫存器的值（0x68）
如：
void MPU6050_GetRawAccelGyro(s16* AccelGyro) //讀加速度值 和 角速度值
{
u8 tmpBuffer[14],i;
MPU6050_I2C_BufferRead(0xd0, tmpBuffer, MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H, 14);
/* Get acceleration */
for(i=0; i<3; i++)
AccelGyro=((s16)((u16)tmpBuffer[2*i] << 8) + tmpBuffer[2*i+1]);
/* Get Angular rate */
for(i=4; i<7; i++) //在此跳過溫度暫存器，不需要溫度值
AccelGyro[i-1]=((s16)((u16)tmpBuffer[2*i] << 8) + tmpBuffer[2*i+1]);
}
注：
#define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_H 0x41
#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_L 0x42
#define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_H 0x43
#define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_L 0x44
#define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_H 0x45
#define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_L 0x46
#define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_H 0x47
#define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_L 0x48
I2C 讀核心程式：
void MPU6050_I2C_BufferRead(u8 slaveAddr, u8* pBuffer, u8 readAddr, u16 NumByteToRead)
{
/* While the bus is busy */
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
/* Send START condition */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
/* Test on EV5 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send MPU6050 address for write */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slaveAddr, I2C_Direction_Transmitter);
/* Test on EV6 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
/* Clear EV6 by setting again the PE bit */
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
/* Send the MPU6050's internal address to write to */
I2C_SendData(I2C1, readAddr);
/* Test on EV8 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
/* Send STRAT condition a second time */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
/* Test on EV5 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send MPU6050 address for read */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slaveAddr, I2C_Direction_Receiver);
/* Test on EV6 and clear it */
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
/* While there is data to be read */
while(NumByteToRead)
{
if(NumByteToRead == 1)
{
/* Disable Acknowledgement */
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
/* Send STOP Condition */
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}
/* Test on EV7 and clear it */
if(I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
{
/* Read a byte from the MPU6050 */
*pBuffer = I2C_ReceiveData(I2C1);
/* Point to the next location where the byte read will be saved */
pBuffer++;
/* Decrement the read bytes counter */
NumByteToRead--;
}
}
/* Enable Acknowledgement to be ready for another reception */
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);
}
最後，把六個值 printf 出來就行。