STM32-I2C硬件外设

本博文建议与我上一篇I2C 通信协议​​​​​​共同理解  合成一套关于I2C软硬件体系

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

特点:
  • 多主机功能:该模块既可做主设备也可做从设备
  • 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100 kHz),快速(高达400 kHz)
  • 根据特定设备的需要,可以使用DMA以减轻CPU的负担
  • 可配置的PEC(信息包错误检测)的产生或校验:
  • 兼容SMBus协议

STM32F103C8T6 硬件I2C资源:I2C1、I2C2

模式选择
接口可以下述 4 种模式中的一种运行:
  • 从发送器模式
  • 从接收器模式
  • 主发送器模式
  • 主接收器模式

基本结构

注意:

SDA线 可以输入输出 ,同样SCL线也可以输入输出,当I2C设备当从机时候,其他主机的SCL线输入控制该设备的SCL线

通信流程

主机发送

说明:S=Start(起始条件)Sr=重复的起始条件,P=Stop(停止条件)A=响应,NA=非响应, 

 EVx=事件(ITEVFEN=1时产生中断)

  • EV5:    置SB=1,              读SR1然后将地址写入DR寄存器    将清除该事件。
  • EV6:    置ADDR=1,         读SR1然后读SR2将清除该事件。
  • EV8_1:置TxE=1,             移位寄存器空,数据寄存器空,写DR寄存器
  • EV8:    置TxE=1,             移位寄存器非空,数据寄存器空,写入DR寄存器将清除该事件
  • EV8_2:置TxE=1,BTF=1  请求设置停止位。TxE和BTF位由硬件在产生停止条件时清除。
  • EV9:    置ADDR10=1,      读SR1然后写入DR寄存器将清除该事件。
主机接收
  • EV5:      置SB=1,            读SR1然后将地址写入DR寄存器将清除该事件。
  • EV6:      置ADDR=1,       读SR1然后读SR2将清除该事件。                                                                                               在10位主接收模式下,该事件后应设置CR2的START=1。
  • EV6_1:  没有对应的事件标志,只适于接收1个字节的情况。                                                                   恰好在EV6之后(即清除了ADDR之后),要清除响应和停止条件的产生位。
  • EV7:      置RxNE=1,        读DR寄存器清除该事件。
  • EV7_1:  置RxNE=1,        读DR寄存器清除该事件。设置ACK=0和STOP请求。
  • EV9:      置ADDR10=1,   读SR1然后写入DR寄存器将清除该事件

 

初始化代码(利用MPU6050)

 使用 I2C硬件模块 与  MPU6050 通信 

I2C初始化
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
}
写 入(Data即写入数据)
/*** 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
}
读 出(返回值即读出数据)
/*** 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;
}

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