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STM32 I2C硬件读写

news 来源：原创 2025/7/1 20:00:36

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
  • 支持多主机模型（固定多主机、可变多主机）
  • 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)
  • 支持DMA
  • 兼容SMBus协议
  • STM32F103C8T6 硬件I2C资源：I2C1、I2C2

（本文内容只要掌握一主多从、7位地址的I2C。）

二、系统框图 

发送流程：

  1. 当我们发送数据时可以把一个字节数据写到数据寄存器DR中（最上面的DATA REGISTER），当移位寄存器里面没有数据移位时，数据寄存器的时就会进一步转到一位寄存器里面。
  2. 在移位的过程中，就可以把下一个数据放在数据寄存器里面等着。这样可以无缝衔接。
  3. 当数据从数据寄存器转到一位寄存器时候，状态寄存器的TXE位为1，表示发送寄存器为空。

接收流程：

  1. 输入的数据一位一位的从引脚移入到移位寄存器里，
  2. 当一个字节数据收齐之后，数据就整体从移位寄存器转到数据寄存器，
  3. 同时置标志位RXNE，表示接收寄存器非空。这时就可以把数据从数据寄存器读出来了。

写入控制寄存器（CR）的对应位进行操作，对于起始条件、终止条件、应答位，都可以由控制电路完成（也就是上面的数据控制框框）

IIC是高位先行，所以移位寄存器是左移，最高位先移出去，然后是次高位，一个SCL时钟移位一次，移位8次，就可以把一个字节由高位到地位，依次放到SDA线上了。

GPIO口都要配置位复用开漏输出模式 

三、发送和接收流程 

示例代码： 

/*** 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
}

 

对于软件I2C和硬件I2C波形对比：

硬件I2C的波形更加规整，软件I2C由于操作引脚之后都加了延时（由于是同步，所以不影响）

四、代码部分

//调用函数生成起始条件
void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
//调用函数生成终止条件
void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
//配置CR1的ACK这一位，应答位
void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState); 
//发送数据
void I2C_SendData(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Data);
uint8_t I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef* I2Cx);//读取DR寄存器作为返回值

整体代码：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MPU6050_Reg.h"#define MPU6050_ADDRESS		0xD0		//MPU6050的I2C从机地址/*** 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}}
}/*** 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
}/*** 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;
}/*** 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;				//SCL时钟速度，越高，传输越快，选择为50KHz。必须小于400khzI2C_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
}/*** 函    数：MPU6050获取ID号* 参    数：无* 返 回 值：MPU6050的ID号*/
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);		//返回WHO_AM_I寄存器的值
}/*** 函    数：MPU6050获取数据* 参    数：AccX AccY AccZ 加速度计X、Y、Z轴的数据，使用输出参数的形式返回，范围：-32768~32767* 参    数：GyroX GyroY GyroZ 陀螺仪X、Y、Z轴的数据，使用输出参数的形式返回，范围：-32768~32767* 返 回 值：无*/
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
}

 

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编程日记 2025/6/27 22:53:18

leetcode 25. Reverse Nodes in k-Group

25. Reverse Nodes in k-Group 递归法&#xff1a; /*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {* int val;* ListNode *next;* ListNode() : val(0), next(nullptr) {}* ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}* ListNode(int x, L…...

编程日记 2025/6/27 23:09:57

PHP伪随机数

在我们现实生活中由于一些物理原因产生的随机数才是真正的随机数&#xff0c;比如掷钱币、骰子、转轮、使用电子元件的噪音、核裂变等等。而对于计算机来说&#xff0c;真正的随机数是不存在的&#xff0c;因为无法通过电信号来实现上面提到的物理过程&#xff0c;对于计算机来…...

编程日记 2025/6/27 23:11:17

vue3 threejs 物体发光描边

threejs官网案例&#xff1a; three.js examples 我的代码&#xff08;标注了重点代码&#xff0c;加上即可&#xff09; <template><div class"greenhouse" ref"canvasContainerRef"></div></template><script setup> im…...

编程日记 2025/6/27 23:25:02

java的synchronized 原理及功能

简介&#xff1a; Java中的synchronized关键字是一种同步机制&#xff0c;用于控制多个线程对共享资源的访问。 原理&#xff1a; 在Java锁有一个内部锁 Intrinsic Lock&#xff0c;也称为监视器锁或管程锁&#xff0c;每个Java对象都有一个关联的监视器锁&#xff0c;隐式锁…...

编程日记 2025/6/27 23:04:24

【Leetcode 每日一题】3356. 零数组变换 II

问题背景 给你一个长度为 n n n 的整数数组 n u m s nums nums 和一个二维数组 q u e r i e s queries queries&#xff0c;其中 q u e r i e s [ i ] [ l i , r i , v a l i ] queries[i] [l_i, r_i, val_i] queries[i][li​,ri​,vali​]。 每个 q u e r i e s [ i ]…...

编程日记 2025/6/27 22:53:11

LangChain入门和应用#1

LangChain 是一个全方位的、基于大语言模型这种预测能力的应用开发工具&#xff0c;它的灵活性和模块化特性使得处理语言模型变得极其简便。不论你在何时何地&#xff0c;都能利用它流畅地调用语言模型&#xff0c;并基于语言模型的“预测”或者说“推理”能力开发新的应用 La…...

编程日记 2025/6/27 22:52:17

[每日一题] 3356. 零数组变换ii

文章目录 1. 题目链接2. 题目描述3. 题目示例4. 解题思路5. 题解代码6. 复杂度分析 1. 题目链接 3356. 零数组变换 II - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 2. 题目描述 给你一个长度为 n 的整数数组 nums 和一个二维数组 queries&#xff0c;其中 queries[i] [li, ri, va…...

编程日记 2025/6/27 23:07:12

Docker网关冲突导致容器启动网络异常解决方案

一、故障现象 执行docker-compose up命令时服务器网络中断控制台显示"Creating network xxxxxxx with the default driver"通过ifconfig可见docker0网卡docker network ls显示新创建的网络接口 二、根本原因 Docker服务默认创建docker0虚拟网卡&#xff08;默认地…...

编程日记 2025/6/27 22:52:15

基于stm32的空气质量监测系统

目录 摘 要 Abstract 目 录 第 1 章 绪论 第 2 章 空气质量监测系统总体方案设计 第3章 硬件的部分介绍 3.1 硬件系统的的原理方框图 3.2 硬件系统的的原理图 3.3 温湿度传感器 3.4 甲醛传感器 3.5 报警提醒模块及其他 3.6 系统工作原理 3.7 本章小结 第四章 方案…...

编程日记 2025/6/27 23:19:07

Leetcode-3 判断根结点是否等于子结点之和

Leetcode-3 判断根结点是否等于子结点之和&#xff08;简单&#xff09; 题目描述思路分析通过代码&#xff08;python&#xff09; 题目描述 **给你一个 二叉树 的根结点 root&#xff0c;该二叉树由恰好 3 个结点组成&#xff1a;根结点、左子结点和右子结点。 如果根结点值…...

编程日记 2025/6/27 22:59:37

《算法笔记》12.1小节——字符串专题-＞字符串hash进阶 问题 A: 求最长公共子串（串）

题目描述 求采用顺序结构存储的串s和串t的一个最长公共子串&#xff0c;若没有则输出false&#xff0c;若最长的有多个则输出最先出现的那一串。 输入 输入两个字符串 输出 输出公共子串 样例输入 abcdef adbcef 样例输出 bc 分析&#xff1a;用字符串哈希解决。检查…...

编程日记 2025/6/26 23:26:22

为何天线的长度设计为频率波长的四分之一？

目录 1. 电磁波的波长与频率关系 2. 四分之一波长天线的工作原理 3. 为什么选择 λ/4 而不是其他长度&#xff1f; 4. 实际应用中的例子 5. 总结 为何天线的长度设计为频率波长的四分之一&#xff1f; 天线的长度设置为频率波长的四分之一主要是基于电磁波的传播特性以及天线的…...

编程日记 2025/6/27 23:37:48

端口号详解（技术向）

端口号详解&#xff08;技术向&#xff09; 一、核心定义 **端口号&#xff08;Port Number&#xff09;**是 传输层协议&#xff08;TCP/UDP&#xff09; 的逻辑标识&#xff0c;用于在同一设备上区分不同应用程序的网络通信入口。端口号是用两个字节&#xff08;无符号&…...

编程日记 2025/6/29 23:52:56

git合并多次commit提交

首先查看历史记录 git log 查看你想要合并的commit是哪些&#xff08;注意&#xff1a;这里是逆序&#xff0c;最上的是最新提交&#xff09; 找到当前想要合并的最后一个记录&#xff0c;复制该记录的下一个记录的 id&#xff08;黄色部分commit id&#xff09;&#xff0c…...

编程日记 2025/6/27 21:10:25

深入浅出Java-Lambda表达式

深入浅出Java-Lambda表达式 一、Lambda 表达式特征二、Lambda 表达式的基础语法与结构2.1 基本语法格式2.2 语法简化规则2.3 与匿名内部类的对比 三、函数式接口&#xff1a;Lambda 表达式的载体3.1 函数式接口的定义3.2 常用函数式接口分类3.2.1 消费型接口&#xff08;Consum…...

编程日记 2025/6/27 23:39:11

FreeCAD傻瓜教程-外螺纹的绘制,利用两个实体进行布尔运算来实现

起因&#xff1a;因为要设计一个波珠螺丝固定器&#xff0c;为了不跑偏&#xff0c;需要在螺柱上加工一个直径6mm&#xff0c;深度1.2mm的圆弧凹槽所以想用泉州制造的6.8车铣加工。 但是该加工目前不支持轴向的钻孔&#xff0c;所以想着干脆在两端加上M8的螺栓&#xff0c;也起…...

编程日记 2025/6/27 23:40:44

java并发-线程池

文章目录 线程池定义组成工作参数设置种类关闭 线程池 定义 线程池就是提前创建好一批线程&#xff0c;反复复用处理任务&#xff0c;避免频繁创建销毁线程&#xff0c;同时控制线程数量&#xff0c;让系统更高效、稳定。 举个例子&#xff1a; 场景假设&#xff1a; 你开了…...

编程日记 2025/6/27 23:30:10

openlayer:06点击按钮实现地图动画移动

如何实现点击去辽宁按钮实现用动画效果将地图顺滑的切换到辽宁区域&#xff0c;点击回北京按钮后同样将地图使用动画效果移动回到辽宁。 本文介绍了如何通过OpenLayers库实现地图在北京市和辽宁省之间的平滑切换动画。首先&#xff0c;使用View类设置地图的初始中心点为北京市…...

编程日记 2025/6/27 23:24:01

使用 Matter.js 创建封闭箱体与里面的小球

下面是一个使用 Matter.js 创建的示例，包含一个地面、由4个长方形组成的封闭箱体，箱体内有10个不同颜色的小球。箱体可以被拖动，而小球被限制在箱体内部。 <!DOCTYPE html> <html> <head><title>Matter.js 可拖动箱体与小球</title><styl…...

编程日记 2025/7/1 6:56:39