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STM32-I2C通信外设

news 2026/2/10 19:26:29

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

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

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50KHzI2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;		//时钟占空比，选择Tlow/Thigh = 2I2C_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
}

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EV5I2C_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EV6I2C_SendData(I2C2, RegAddress);											//硬件I2C发送寄存器地址MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING);			//等待EV8I2C_SendData(I2C2, Data);												//硬件I2C发送数据MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);				//等待EV8_2I2C_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EV5I2C_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EV6I2C_SendData(I2C2, RegAddress);											//硬件I2C发送寄存器地址MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED);				//等待EV8_2I2C_GenerateSTART(I2C2, ENABLE);										//硬件I2C生成重复起始条件MPU6050_WaitEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT);					//等待EV5I2C_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EV6I2C_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EV7Data = 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}}
}

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

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