stm32 mpu6050 模拟i2c实例实现

    最近准备一个比赛，所以正在加紧学习stm32，这篇文章就结合mpu6050分析一下利用i2c实现芯片之间的通信。

    首先可以在原有的LED文件或显示屏（OLED）的文件基础上，新建一个HANDWARE，在其中加入mpu6050.c和mpu6050.h（名字自定）。

    首先是在C文件中加入基本的I2C通信函数

    1.I2C的GPIO端口初始化SDA、SCL设置为推挽输出。

    2.然后是i2c_start();i2c_stop();函数，根据时序图设置SCL、SDA的高低电平变化。

    3.之后加入主机ack的响应函数和ack的等待响应函数i2c_wait_ack();i2c_ack();i2c_waitack();。

    4.最后加入IIC_Send_Byte();和IIC_Read_Byte();

    具体实现可以参考其他文章，这里重点讲解mpu6050的通信实现。

    上面部分的一个难点在于GPIO口的模式转化，因为SDA的输入输出在变化，所以可以使用寄存器操作的宏定义来改变IO口的模式，使用位操作来控制SDA、SCL的高低电平。其中在wait_ack中设置SDA为输入，可以通过SDA_w的设置达到输入的上拉、下拉的设置，具体参考下面的端口位配置表。

#define SDA_IN()  {GPIOB->CRH&=0XFFFFFFF0;GPIOB->CRH|=8<<0;}

#define SDA_OUT() {GPIOB->CRH&=0XFFFFFFF0;GPIOB->CRH|=3<<0;}

//IO操作函数  

#define SCL    PBout(9) //SCL

#define SDA_w    PBout(8) //SDA  

#define SDA_r  PBin(8) //输入SDA 

       完成上面的I2C函数，就可以根据I2C函数完成mpu6050函数的编写了。对于具体芯片，有具体的时序分析。这部分也可以参考其他文章，这里列出实例。

u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data)  

{ 

    i2c_start(); 

IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令

if(i2c_wait_ack()) //等待应答

{

i2c_stop();  

return 1;

}

    IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址

    i2c_wait_ack(); //等待应答 

IIC_Send_Byte(data);//发送数据

if(i2c_wait_ack()) //等待ACK

{

i2c_stop();  

return 1;  

}  

    i2c_stop();  

return 0;

}

u8 MPU_Read_Byte(u8 reg)

{

u8 res;

    i2c_start(); 

IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令

i2c_wait_ack(); //等待应答 

    IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址

    i2c_wait_ack(); //等待应答

    i2c_start();

IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送器件地址+读命令

    i2c_wait_ack(); //等待应答 

res=IIC_Read_Byte(0);//读取数据,发送nACK 

    i2c_stop(); //产生一个停止条件 

return res;

}

  1.针对mpu6050写出具体的字节发送、读取函数，mpu6050主要用到了MPU_Read_Byte，MPU_Write_Byte，MPU_Read_Len（连续读函数）。

    2.mpu6050的初始化函数MPU_Init()，其中会向芯片的指定寄存器传入参数，所以可以在.h文件中加入寄存器的宏定义。

    3.根据需要定义向指定寄存器读取数值的函数，mpu6050可以读取陀螺仪值、加速度值、温度值。

    其中加速度计通过重力加速度分解（利用atan2）可以得到倾角，而陀螺仪则可以测得角速度。但是这两类数据都不准确，需要数据融合。

这里给出一个互补滤波的算法。

    Angle = (0.98) * (Angle + gyro * dt) + (0.02) *(acc); 

    利用这个算法可以得到较精确的值。