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软件I2C的代码

news 2025/7/12 13:07:29

I2C的函数

GPIO的配置——scl和sda都配置为开漏输出

void MyI2C_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruture;GPIO_InitStruture.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_InitStruture.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;GPIO_InitStruture.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruture);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);
}

封装读写函数

(BitAction)BitValue 是一种强制类型转换它将 BitValue 转换为 BitAction 类型

void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)BitValue);    Delay_us(10);
}void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)BitValue);Delay_us(10);
}uint8_t  MyI2C_R_SDA(void)
{uint8_t BitValue;BitValue  = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11);return BitValue;
}

起始函数和终止函数

除了起始和终止，其他时刻只要SCL处于高电平，SDA都不允许有电平变化

为了确保 I2C 通信中的起始条件（START）和重复起始条件（REPEATED START）可以正确生成。这里的过程可以分为以下几个步骤：

释放 SDA：在拉低 SCL 之前，首先确保数据线 SDA 处于高电平。这意味着当前没有数据传输，并且 SDA 线处于空闲状态。
释放 SCL：在确保 SDA 线高电平后，接下来释放 SCL 线。此时，SDA 和 SCL 都应该是高电平，表明总线处于空闲状态。
拉低 SDA：现在可以安全地将 SDA 拉低，表示开始一个新的数据传输。
拉低 SCL：最后，拉低 SCL，这样就形成了一个起始条件（START）或重复起始条件（REPEATED START）。

担心先将SCL拉高，然后如果SDA是低再拉高产生终止条件，所以要先拉高SDA
这样这个start就可以兼容起始条件和重复起始条件了
永远记住在SCL低电平调整SDA，因为SCL在每次操作之后我们都会拉低。所以这里确定SCL为低电平，于是先释放SDA，避免当SDA为低电平时先释放SCL造成停止

void MyI2C_Start(void)
{	MyI2C_W_SDA(1);MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SDA(0);MyI2C_W_SCL(0);
}void MyI2C_Stop(void)
{MyI2C_W_SDA(0);MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SDA(1);
}

发送和接收一个字节

实际上啊除了终止条件SCL以高电平结束，所有的单元我们都会保证SCL以低电平结束，这样方便各个单元的拼接

若要提取任意第 n 位的值，通用的操作步骤如下：

创建掩码：mask = 1 << n，其中 n 是你想提取的位的索引。
按位与：result = data & mask。
移位（可选）：bit_value = (result >> n)

示例：提取第 n 位的通用代码

uint8_t get_nth_bit(uint8_t data, uint8_t n) {uint8_t mask = 1 << n;     // 创建掩码uint8_t result = data & mask; // 按位与提取第 n 位return result >> n;        // 返回第 n 位的值（0 或 1）
}

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>  // 添加头文件以使用 uint8_tuint8_t get_nth_bit(uint8_t data, uint8_t n) {uint8_t mask = 1 << n;     // 创建掩码uint8_t result = data & mask; // 按位与提取第 n 位return result >> n;        // 返回第 n 位的值（0 或 1）
}int main() {uint8_t data = 0b10101010;  // 数据：170 (二进制表示：10101010)int i = get_nth_bit(data, 3); // 取出 data 的第 3 位printf("%d\n", i);  // 使用 printf 输出结果return 0;
}

void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{uint8_t i;for(i = 0; i < 8; i ++){MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SCL(0);}
}uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{uint8_t  Byte = 0x00;uint8_t i;MyI2C_W_SDA(1);for(i = 0; i < 8; i ++){MyI2C_W_SCL(1);if(MyI2C_R_SDA() == 1){Byte = Byte | (0x80 >> i);}MyI2C_W_SCL(0);}return Byte;
}

发送应答和接收应答

发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）

void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{MyI2C_W_SDA(AckBit);MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SCL(0);
}uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{uint8_t AckBit;MyI2C_W_SDA(1);MyI2C_W_SCL(1);AckBit = MyI2C_R_SDA();MyI2C_W_SCL(0);return AckBit;
}

I2C扫描总线上设备



void I2C_ScanBus(void) {uint8_t address;uint8_t ack;// 遍历所有可能的 I2C 7位地址 (0x00 - 0x7F)for (address = 0x00; address <= 0x7F; address++) {MyI2C_Start();  // 发送 I2C 起始信号// 发送地址，注意左移1位并加上0表示写操作MyI2C_SendByte(address << 1);ack = MyI2C_ReceiveAck();  // 检查是否有ACK应答if (ack == 0) {  // 如果接收到ACK，表示该地址有设备OLED_ShowHexNum(1, 1, address, 2);}MyI2C_Stop();  // 发送 I2C 停止信号}
}

mup6050的函数

指定地址写

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）

#define MPU6050_ADDRESS		0xD0		//MPU6050的I2C从机地址void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)  
{MyI2C_Start();MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_SendByte(RegAddress);MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_SendByte(Data);MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_Stop();
}

指定地址读

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，读取从机数据（Data）

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{uint8_t Data;MyI2C_Start();						//I2C起始MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);	//发送从机地址，读写位为0，表示即将写入MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答MyI2C_SendByte(RegAddress);			//发送寄存器地址MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答MyI2C_Start();						//I2C重复起始MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01);	//发送从机地址，读写位为1，表示即将读取MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答Data = MyI2C_ReceiveByte();			//接收指定寄存器的数据MyI2C_SendAck(1);					//发送应答，给从机非应答，终止从机的数据输出MyI2C_Stop();						//I2C终止return Data;
}

mpu6050的寄存器的配置

void MPU6050_Init()
{MyI2C_Init();MyI2C_Init();		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DLPFMPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);	//陀螺仪配置寄存器，选择满量程为±2000°/sMPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);	//加速度计配置寄存器，选择满量程为±16g
}

获取mpu6050寄存器的数据

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;								//定义数据高8位和低8位的变量DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);		//读取加速度计X轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);		//读取加速度计X轴的低8位数据*AccX = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);		//读取加速度计Y轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);		//读取加速度计Y轴的低8位数据*AccY = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);		//读取加速度计Z轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);		//读取加速度计Z轴的低8位数据*AccZ = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);		//读取陀螺仪X轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);		//读取陀螺仪X轴的低8位数据*GyroX = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);		//读取陀螺仪Y轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);		//读取陀螺仪Y轴的低8位数据*GyroY = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);		//读取陀螺仪Z轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);		//读取陀螺仪Z轴的低8位数据*GyroZ = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
}

主函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "MPU6050.h"
uint8_t ID;
int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ;
int main(void)
{OLED_Init();MPU6050_Init();while(1){MPU6050_GetData(&AX, &AY, &AZ, &GX, &GY, &GZ);OLED_ShowSignedNum(2, 1, AX, 5);					//OLED显示数据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);}
}