基于 STM32 的硬件 I2C 读取 MPU6050 数据

本帖最后由 tyw0403 于 2015-6-4 15:06 编辑

根据网上一些资料，调试了两天，终于读取到了MPU6050的六个数据，调试过程当中也遇到了很多问题，下面在此总结分享一下。
MPU6050其实就是一个 I2C 器件，里面有很多寄存器（但是我们用到的只有几个），我们通过读写寄存器来操作这个芯片。所以首要问题就是 STM32 和 MPU6050 的 I2C 通信。
1、配置 STM32 （用I2C1：PB6——SCL；PB7——SDA）
      1）时钟 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;       //两个引脚都加 4.7K 上拉电阻
            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，不与从器件相同即可
                 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 已配置完毕，其实不是那么难。

2、初始化 MPU6050
          void MPU6050_Initialize()             //初始化过程 ，其实就是写 5个寄存器
         {        
                 MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x00,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1);      // reg107, 唤醒，8M内部时钟源
                 MPU6050_I2C_ByteWrite(0xd0,0x07,MPU6050_RA_SMPLRT_DIV);         //采用频率 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。我们知道 I2C从器件（在此当然是指 MPU6050）有 8 位的地址，前 7 位由 WHO AM I 确定，第 8 位由 AD0 的电平决定。WHO AM I 默认值是 0x68H（1101000B），AD0 接低电平，所以 MPU6050 的 I2C 地址是 0xD0H（11010000B）。


3、I2C 核心程序 （ 读/写）

1）写入寄存器
一次写操作分为几个步骤： 发送开始信号 -> 起始成功?（可能描述的不太准确） -> 发送 MPU6050 地址、状态（写）-> 写地址成功? -> 发送 MPU6050内部某个待写寄存器地址 -> 发送成功? -> 发送要写入的内容 -> 发送成功？ -> 发送结束信号
总结：先写 MPU6050 地址，再写 寄存器地址，最后写 内容，且每次都要验证（应该和应答信号有关）。这就像寄快递一样，先写市县地址，再写街道地址，最后写门牌号。

再看下面的程序就会更容易理解一些。

void MPU6050_I2C_ByteWrite(u8 slaveAddr, u8 pBuffer, u8 writeAddr)
{
  /* Send START condition */
  I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);          //发送开始信号
  /* 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);          // 发送 MPU6050 地址、状态（写）
  /* 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);                   //发送 MPU6050内部某个待写寄存器地址
  /* 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);                     //发送要写入的内容
  /* Test on EV8 and clear it */
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

  /* Send STOP condition */
  I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);          //发送结束信号
}



2）读寄存器
因为 加速度值和角速度值都在寄存器里，所以必须读它才能获得数据。
附上程序


如：MPU6050_I2C_BufferRead(0xd0, receive_data, MPU6050_RA_WHO_AM_I, 1);   //读 WHO_AM_I 寄存器的值（0x68）
如：
       void MPU6050_GetRawAccelGyro(s16* AccelGyro)        //读加速度值 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++)                                             //在此跳过温度寄存器，不需要温度值
              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 读核心程序：
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);
}



最后，把六个值 printf 出来就行。