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。
支持多主机模型。支持7位/10位地址模式。
支持不同的通讯速度，标准速度（高达100kHz），快速（高达400kHz）。
支持DMA
兼容SMBus协议
STM32F103C8T6硬件I2C资源：I2C1、I2C2
I2C框图
DATA REGISTER和数据移位寄存器是数据收发的核心部分。往SDA写数据时，把一个字节数据到DR，当移位寄存器没有数据正在移位时，数据从DR转运到移位寄存器同时置状态寄存器TXE为1，DR可以写入新值等待发送。从SDA读取数据时，数据逐位存进移位寄存器，收到完整一个字节数据后转运到DR，同时置标志位RXNE为1，等待读取数据。
I2C基本结构
使用硬件I2C时，SDA和SCL对应的GPIO口设置为复用开漏输出模式。复用是指GPIO的状态是由片上外设控制的。
主机发送与接收时序
主机发送时序
主机接收时序
软件/硬件波形图对比
硬件I2C读写MPU6050
在软件I2C基础上实现硬件I2C整体思路：配置I2C外设，对I2C2外设进行初始化 -> 控制外设电路，实现指定地址写的时序 -> 控制外设电路，实现指定地址读的时序
I2C2初始化：开启I2C2和GPIO时钟 -> 配置GPIO为复用开漏输出模式 -> 配置I2C -> 开启I2C
使用到的函数
// 产生开始信号和停止信号voidI2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalState NewState);voidI2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalState NewState);// 配置收到一个字节后主机是否应答voidI2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalState NewState);// 发送一个字节和接收一个字节voidI2C_SendData(I2C_TypeDef*I2Cx,uint8_tData);uint8_tI2C_ReceiveData(I2C_TypeDef*I2Cx);// 发送7位地址voidI2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef*I2Cx,uint8_tAddress,uint8_tI2C_Direction);// 检查EVx是否发生ErrorStatusI2C_CheckEvent(I2C_TypeDef*I2Cx,uint32_tI2C_EVENT);代码
// MPU6050.c#include"stm32f10x.h"// Device header#include"MPU6050_Reg.h"#defineMPU6050_ADDRESS0xD0// 指定地址写voidMPU6050_WriteReg(uint8_tRegAddress,uint8_tData){I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);I2C_SendData(I2C2,RegAddress);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING)!=SUCCESS);I2C_SendData(I2C2,Data);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)!=SUCCESS);I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);}// 指定地址读uint8_tMPU_6050_ReadReg(uint8_tRegAddress){uint8_tData;uint32_tTimeOut;TimeOut=10000;I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS){TimeOut--;if(TimeOut==0){break;}}I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);I2C_SendData(I2C2,RegAddress);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)!=SUCCESS);I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)!=SUCCESS);I2C_Send7bitAddress(I2C2,MPU6050_ADDRESS,I2C_Direction_Receiver);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)!=SUCCESS);I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,DISABLE);I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);while(I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)!=SUCCESS);Data=I2C_ReceiveData(I2C2);I2C_AcknowledgeConfig(I2C2,ENABLE);returnData;}voidMPU6050_Init(void){// 开启时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C2,ENABLE);// 配置GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_OD;// 复用开漏模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);// 配置I2CI2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;I2C_InitStructure.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed=50000;// 时钟频率I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_2;// 时钟频率大于100kHz下才有用I2C_InitStructure.I2C_Ack=I2C_Ack_Enable;// 应答位配置I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit;// STM32作为从机时地址位数I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1=0x00;// 设置作为从机时的地址I2C_Init(I2C2,&I2C_InitStructure);// 开启I2CI2C_Cmd(I2C2,ENABLE);// 配置电源管理寄存器1，解除睡眠模式MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01);// 配置电源管理寄存器2MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00);// 配置采样率分频MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09);// 配置寄存器MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG,0x06);// 陀螺仪配置寄存器MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18);// 加速度计配置寄存器MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18);}uint8_tMPU6050_GetID(void){returnMPU_6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);}voidMPU6050_GetData(int16_t*AccX,int16_t*AccY,int16_t*AccZ,int16_t*GyroX,int16_t*GyroY,int16_t*GyroZ){uint8_tDataH,DataL;DataH=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);DataL=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);*AccX=(DataH<<8)|DataL;DataH=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);DataL=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);*AccY=(DataH<<8)|DataL;DataH=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);DataL=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);*AccZ=(DataH<<8)|DataL;DataH=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);DataL=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);*GyroX=(DataH<<8)|DataL;DataH=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);DataL=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);*GyroY=(DataH<<8)|DataL;DataH=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);DataL=MPU_6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);*GyroZ=(DataH<<8)|DataL;}// main.c#include"stm32f10x.h"// Device header#include"OLED_Hardware.h"#include"MPU6050.h"int16_tAX,AY,AZ,GX,GY,GZ;intmain(void){OLED_Init_H();MPU6050_Init();OLED_ShowString_H(1,1,"ID:");OLED_ShowNum_H(1,4,MPU6050_GetID(),2);while(1){MPU6050_GetData(&AX,&AY,&AZ,&GX,&GY,&GZ);OLED_ShowSignedNum_H(2,1,AX,5);OLED_ShowSignedNum_H(3,1,AY,5);OLED_ShowSignedNum_H(4,1,AZ,5);OLED_ShowSignedNum_H(2,8,GX,5);OLED_ShowSignedNum_H(3,8,GX,5);OLED_ShowSignedNum_H(4,8,GX,5);}}
