STM32-I2C通信外设

目录

一：I2C外设简介 

二：I2C外设数据收发

三：I2C的复用端口

 四：主机发送和接收

五：硬件I2C读写MPU6050 

相关函数：

1.I2C_ GenerateSTART

2.I2C_ GenerateSTOP 

3.I2C_ AcknowledgeConfig 

4.I2C_ SendData 

5.I2C_ ReceiveData 

第一步：配置I2C外设，对I2C外设进行初始化

第二步：控制外设电路，实现指定地址写的时序

第三步：控制外设电路，实现指定地址读的时序

六：防止死循环卡机 

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

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
		}
	}
}