【STM32H5开发板】4. 使用 I2C 接口连接 MPU6050 陀螺仪

大涂涂 发表于 2023-7-3 00:45

本帖最后由大涂涂于 2023-7-3 16:24 编辑

     这次开始对STMH563开发板进行连接外设的应用开发，这里测试使用I2c 接口，I2C 是一个简单的方便的通讯接口，方便连接较低速的外设，通过3根线即可完成对外设的通讯。

这次配合I2C测试的是外部模块是 6轴陀螺仪

这里使用的是 ST7789  芯片的 1.14 寸串口显示屏，使用的是 SPI 接口进行通讯的。

1. MPU6050 陀螺仪外设

MPU6050 是一款6轴陀螺仪，能够测量空间三维轴向加速度和三轴转动时的角速度，有较好的精度和响应速度，芯片还带有温度传感器，用于监测芯片工作温度，可以用于补偿温漂。

MPU6050 模块是通过I2C穿行与主机通讯的，它还可以级联三轴磁力计，用于测量方位角。

除了电源引脚外，只需要 CSL, DSA 两条线就可以使用，非常方便。

而 MPU6050 对I2C 的时序有以下的要求：

<div>  </div>

2.STMH563 的 I2C 接口资源

I2C 接口的各项参数如下：

<div>  </div>

可以4路I2C功能完全一致，资源可谓非常丰富。

STMH563 提供4路I2C接口，接口如下图：

<div>  </div>

 2.STMH563 与 MPU6050 硬件链接

这里使用 I2C1 连接 MPU6050 ,连接如下：

PC2--SCL

PC3--SDA

 

3.软件驱动移植

MPU6050 厂商提供了STM32F103下的驱动，这里可以根据该代码进行移植开发

<pre>
<code class="language-cpp">
/*******************************************************************************
//MPU3050 IIC测试程序
*******************************************************************************/

#include "stm32f10x_lib.h"
#include<math.h> //Keil library

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
ErrorStatus HSEStartUpStatus;

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

//定义MPU3050内部地址********************
#define WHO 0x00
#define SMPL 0x15
#define DLPF 0x16
#define INT_C 0x17
#define INT_S 0x1A
#define TMP_H 0x1B
#define TMP_L 0x1C
#define GX_H 0x1D
#define GX_L 0x1E
#define GY_H 0x1F
#define GY_L 0x20
#define GZ_H 0x21
#define GZ_L 0x22
#define PWR_M 0x3E
//****************************

#define MPU3050_Addr 0xD0 //定义器件在IIC总线中的从地址,根据ALTADDRESS地址引脚不同修改

unsigned char TX_DATA; //显示据缓存区
unsigned char BUF; //接收数据缓存区
chartest=0; //IIC用到
short T_X,T_Y,T_Z,T_T; //X,Y,Z轴，温度

//************************************
/*模拟IIC端口输出输入定义*/
#define SCL_H GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_6
#define SCL_L GPIOB->BRR= GPIO_Pin_6

#define SDA_H GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_7
#define SDA_L GPIOB->BRR= GPIO_Pin_7

#define SCL_read GPIOB->IDR& GPIO_Pin_6
#define SDA_read GPIOB->IDR& GPIO_Pin_7

/* 函数申明 -----------------------------------------------*/
void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void NVIC_Configuration(void);
void USART1_Configuration(void);
void WWDG_Configuration(void);
void Delay(u32 nTime);
void Delayms(vu32 m);
/* 变量定义 ----------------------------------------------*/

/*******************************/
void DATA_printf(uchar *s,short temp_data)
{
if(temp_data<0){
temp_data=-temp_data;
*s='-';
}
else *s=' ';
*++s =temp_data/100+0x30;
temp_data=temp_data%100; //取余运算
*++s =temp_data/10+0x30;
temp_data=temp_data%10; //取余运算
*++s =temp_data+0x30;
}

/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_GPIO_Config
* Description : Configration Simulation IIC GPIO
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void I2C_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_delay
* Description : Simulation IIC Timing series delay
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void I2C_delay(void)
{

u8 i=30; //这里可以优化速度，经测试最低到5还能写入
while(i)
{
i--;
}
}

void delay5ms(void)
{

int i=5000;
while(i)
{
i--;
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_Start
* Description : Master Start Simulation IIC Communication
* Input : None
* Output : None
* Return : Wheather Start
****************************************************************************** */
bool I2C_Start(void)
{
SDA_H;
SCL_H;
I2C_delay();
if(!SDA_read)return FALSE; //SDA线为低电平则总线忙,退出
SDA_L;
I2C_delay();
if(SDA_read) return FALSE; //SDA线为高电平则总线出错,退出
SDA_L;
I2C_delay();
return TRUE;
}
/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_Stop
* Description : Master Stop Simulation IIC Communication
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void I2C_Stop(void)
{
SCL_L;
I2C_delay();
SDA_L;
I2C_delay();
SCL_H;
I2C_delay();
SDA_H;
I2C_delay();
}
/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_Ack
* Description : Master Send Acknowledge Single
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void I2C_Ack(void)
{
SCL_L;
I2C_delay();
SDA_L;
I2C_delay();
SCL_H;
I2C_delay();
SCL_L;
I2C_delay();
}
/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_NoAck
* Description : Master Send No Acknowledge Single
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void I2C_NoAck(void)
{
SCL_L;
I2C_delay();
SDA_H;
I2C_delay();
SCL_H;
I2C_delay();
SCL_L;
I2C_delay();
}
/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_WaitAck
* Description : Master Reserive Slave Acknowledge Single
* Input : None
* Output : None
* Return : Wheather Reserive Slave Acknowledge Single
****************************************************************************** */
bool I2C_WaitAck(void) //返回为:=1有ACK,=0无ACK
{
SCL_L;
I2C_delay();
SDA_H;
I2C_delay();
SCL_H;
I2C_delay();
if(SDA_read)
{
 SCL_L;
 I2C_delay();
 return FALSE;
}
SCL_L;
I2C_delay();
return TRUE;
}
/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_SendByte
* Description : Master Send a Byte to Slave
* Input : Will Send Date
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void I2C_SendByte(u8 SendByte) //数据从高位到低位//
{
u8 i=8;
while(i--)
{
 SCL_L;
 I2C_delay();
 if(SendByte&0x80)
 SDA_H;
 else
 SDA_L;
 SendByte<<=1;
 I2C_delay();
SCL_H;
 I2C_delay();
}
SCL_L;
}
/*******************************************************************************
* Function Name: I2C_RadeByte
* Description : Master Reserive a Byte From Slave
* Input : None
* Output : None
* Return : Date From Slave
****************************************************************************** */
unsigned char I2C_RadeByte(void)//数据从高位到低位//
{
u8 i=8;
u8 ReceiveByte=0;

SDA_H;
while(i--)
{
 ReceiveByte<<=1;
 SCL_L;
 I2C_delay();
 SCL_H;
 I2C_delay();
 if(SDA_read)
 {
 ReceiveByte|=0x01;
 }
}
SCL_L;
return ReceiveByte;
}
//ZRX
//单字节写入*******************************************

bool Single_Write(unsigned char SlaveAddress,unsigned char REG_Address,unsigned char REG_data) //void
{
if(!I2C_Start())return FALSE;
I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号//I2C_SendByte(((REG_Address & 0x0700) >>7) | SlaveAddress & 0xFFFE);//设置高起始地址+器件地址
if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return FALSE;}
I2C_SendByte(REG_Address ); //设置低起始地址
I2C_WaitAck();
I2C_SendByte(REG_data);
I2C_WaitAck();
I2C_Stop();
delay5ms();
return TRUE;
}

//单字节读取*****************************************
unsigned char Single_Read(unsigned char SlaveAddress,unsigned char REG_Address)
{ unsigned char REG_data;
if(!I2C_Start())return FALSE;
I2C_SendByte(SlaveAddress); //I2C_SendByte(((REG_Address & 0x0700) >>7) | REG_Address & 0xFFFE);//设置高起始地址+器件地址
if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop();test=1; return FALSE;}
I2C_SendByte((u8) REG_Address); //设置低起始地址
I2C_WaitAck();
I2C_Start();
I2C_SendByte(SlaveAddress+1);
I2C_WaitAck();

REG_data= I2C_RadeByte();
I2C_NoAck();
I2C_Stop();
//return TRUE;
return REG_data;

}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： RCC_Configuration(void)
** 函数功能：时钟初始化
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
void RCC_Configuration(void)
{
/* RCC system reset(for debug purpose) */
RCC_DeInit();

/* Enable HSE */
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

/* Wait till HSE is ready */
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
{
/* HCLK = SYSCLK */
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

/* PCLK2 = HCLK */
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

/* PCLK1 = HCLK/2 */
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

/* Flash 2 wait state */
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
/* Enable Prefetch Buffer */
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

/* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

/* Enable PLL */
RCC_PLLCmd(ENABLE);

/* Wait till PLL is ready */
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
{
}

/* Select PLL as system clock source */
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

/* Wait till PLL is used as system clock source */
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
{
}
}
/* Enable GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD, GPIOE, GPIOF, GPIOG and AFIO clocks */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD , ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE | RCC_APB2Periph_GPIOF , ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： GPIO_Configuration(void)
** 函数功能：端口初始化
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
void GPIO_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);
/* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 选中管脚9
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 最高输出速率50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 选择A端口

/* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //选中管脚10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //选择A端口

}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： USART1_Configuration(void)
** 函数功能：串口1初始化
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
void USART1_Configuration(void)
{

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_ClockInitTypeDefUSART_ClockInitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1 |RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable; // 时钟低电平活动
USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low; // 时钟低电平
USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge; // 时钟第二个边沿进行数据捕获
USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable; // 最后一位数据的时钟脉冲不从SCLK输出
/* Configure the USART1 synchronous paramters */
USART_ClockInit(USART1, &USART_ClockInitStructure); // 时钟参数初始化设置

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; // 波特率为：115200
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8位数据
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 在帧结尾传输1个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; // 奇偶失能
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 硬件流控制失能

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 发送使能+接收使能
/* Configure USART1 basic and asynchronous paramters */
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

/* Enable USART1 */
USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE); //清中断，以免一启用中断后立即产生中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能USART1中断源
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //USART1总开关：开启
}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： NVIC_Configuration(void)
** 函数功能：中断初始化
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = WWDG_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： WWDG_Configuration(void)
** 函数功能：看门狗初始化
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
void WWDG_Configuration(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);
WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8); //WWDG clock counter = (PCLK1/4096)/8 = 244 Hz (~4 ms)
WWDG_SetWindowValue(0x41); // Set Window value to 0x41
WWDG_Enable(0x50); // Enable WWDG and set counter value to 0x7F, WWDG timeout = ~4 ms * 64 = 262 ms
WWDG_ClearFlag(); // Clear EWI flag
WWDG_EnableIT(); // Enable EW interrupt
}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： Delay(vu32 nCount)
** 函数功能：延时函数
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
void Delay(vu32 nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： void Delayms(vu32 m)
** 函数功能：长延时函数 m=1,延时1ms
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
void Delayms(vu32 m)
{
u32 i;

for(; m != 0; m--)
 for (i=0; i<50000; i++);
}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： WWDG_IRQHandler(void)
** 函数功能：窗口提前唤醒中断
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/

void WWDG_IRQHandler(void)
{
/* Update WWDG counter */
WWDG_SetCounter(0x50);

/* Clear EWI flag */
WWDG_ClearFlag();
}
//************************************************
voidUSART1_SendData(uchar SendData)
{
USART_SendData(USART1, SendData);
Delayms(1);
}
//初始化MPU3050，根据需要请参考pdf进行修改************************
void Init_MPU3050(void)
{
Single_Write(MPU3050_Addr,PWR_M, 0x80); //
Single_Write(MPU3050_Addr,SMPL, 0x07); //
Single_Write(MPU3050_Addr,DLPF, 0x1E); //±2000°
Single_Write(MPU3050_Addr,INT_C, 0x00 );//
Single_Write(MPU3050_Addr,PWR_M, 0x00); //
}

//******读取MPU3050数据****************************************
void READ_MPU3050(void)
{
BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,GX_L);
BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,GX_H);
T_X= (BUF<<8)|BUF;
T_X/=16.4; //读取计算X轴数据

BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,GY_L);
BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,GY_H);
T_Y= (BUF<<8)|BUF;
T_Y/=16.4; //读取计算Y轴数据
BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,GZ_L);
BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,GZ_H);
T_Z= (BUF<<8)|BUF;
T_Z/=16.4; //读取计算Z轴数据

BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,TMP_L);
BUF=Single_Read(MPU3050_Addr,TMP_H);
T_T=(BUF<<8)|BUF;
T_T = 35+ ((double) (T_T + 13200)) / 280;// 读取计算出温度
}
//********串口发送数据***************************************
void Send_data(uchar axis)
{uchar i;
USART1_SendData(axis);
USART1_SendData(':');
for(i=0;i<4;i++)USART1_SendData(TX_DATA);
USART1_SendData(' ');
USART1_SendData(' ');
}

/*
********************************************************************************
** 函数名称： main(void)
** 函数功能：主函数
** 输入：无
** 输出：无
** 返回：无
********************************************************************************
*/
int main(void)
{
RCC_Configuration(); //配置RCC
GPIO_Configuration(); //配置GPIO
USART1_Configuration(); //配置串口1
I2C_GPIO_Config(); //配置IIC使用端口
Delayms(10); //延时
Init_MPU3050(); //初始化MPU3050
while(1)
{
READ_MPU3050(); //读取MPU3050数据
DATA_printf(TX_DATA,T_X);//转换X轴数据到数组
Send_data('X'); //发送X轴数
DATA_printf(TX_DATA,T_Y);//转换Y轴数据到数组
Send_data('Y'); //发送Y轴数
DATA_printf(TX_DATA,T_Z);//转换Z轴数据到数组
Send_data('Z'); //发送Z轴数
DATA_printf(TX_DATA,T_T);//转换温度数据到数组
Send_data('T'); //发送温度数据
USART1_SendData(0X0D); //换行
USART1_SendData(0X0A); //回车
Delayms(5); //延时
}
}

/*************结束***************/
</code></pre>

在Keil5 集成开发环境中，把以上代码移植进去，修改头文件后，以及修改I2C的定义，就可以编译过去了。

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【STM32H5开发板】4. 使用 I2C 接口连接 MPU6050 陀螺仪