datasheet

物联网之STM32开发八(I2C总线通信)

2019-07-10来源: eefocus关键字:物联网  STM32  I2C总线通信

STM32-I2C总线通信

内容概要

I2C总线通信原理


三轴加速度传感器mpu6050介绍


I2C通信实例


I2C总线通信原理

内容概要:


I2C总线简介


I2C总线协议


I2C总线读写操作


STM32F0-I2C控制器特性


I2C总线简介:


I2C总线介绍:I2C(Inter-Integrated Circuit)总线(也称IIC或I2C)是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备,是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,期间封装形式少,通信速率高等优点。


I2C总线特征: 


    两条总线线路:一条串行数据SDA,一条串行时钟线SCL来完成数据的传输及外围器件的扩展  


    I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备,而且每一个设备都会对应一个唯一的地址  


    I2C总线数据传输速率在标准模式下可达100kbit/s,快速模式下可达400kbit/s,高速模式下 可达3.4Mbit/s。一般通过I2C总线接口可编程时钟来实现传输速率的调整,同时也跟所接的上拉电阻的阻值有关。  


    I2C总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行单双工的数据传输。


I2C总线物理·拓扑结构:


I2C 总线在物理连接上分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)及上拉电阻组成。通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制,来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时,这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高,保持着高电平。


I2C总线协议:

I2C协议规定:  总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件,以一个结束信号作为传输的停止条件。起始和结束信号总是由主设备产生。总线在空闲状态时,SCL和SDA都保持着高电平。


起始信号:当SCL为高电平而SDA由高到低的跳变,表示产生一个起始条件


结束信号:当SCL为高电平而SDA由低到高的跳变,表示产生一个停止条件



数据传输:


    数据传输以字节为单位 , 主设备在SCL线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA线上传输一个数据位,数据在时钟的高电平被采样,一个字节按数据位从高位到低位的顺序进行传输


    主设备在传输有效数据之前 要先指定从设备的地址,一般为7位,然后再发生数据传输的方向位, 0表示主设备向从设备写数据,1表示主设备向从设备读数据


应答信号:


    接收数据的器件在接收到 8bit 数据后,向发送数据的器件发出低电平的应答信号,表示已收到数据。这个信号可以是主控器件发出,也可以是从动器件发出。总之,由接收数据的器件发出。


I2C总线读写操作:


主设备往从设备写数据:



主设备读从设备数据:



注:当主设备不想接收从设备的数据时,主设备产生一个非应答信号,从设备接收到这个信号之后就停止发送数据。


主设备读从设备的某个寄存器:



STM32F0-I2C控制器特性:


软件模拟I2C时序:由于直接控制 GPIO 引脚电平产生通讯时序时,需要由 CPU 控制每个时刻的引脚状态,所以称之为“软件模拟协议”方式。


硬件控制产生I2C时序:STM32 的 I2C 片上外设专门负责实现 I2C 通讯协议,只要配置好该外设,它就会自动根据协议要求产生通讯信号,收发数据并缓存起来,CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器,就能完成数据收发。这种由硬件外设处理 I2C协议的方式减轻了 CPU 的工作,且使软件设计更加简单。


STM32F0-I2C控制器特性:



I2C的主要特点:


● I2C总线规范 rev03 兼容性:


    - 从机模式和主机模式


    - 多主机功能


    - 标准模式(高达 100kHz )


    - 快速模式(高达 400kHz )


    - 超快速模式(高达 1 MHz )


    - 7 位和 10 位地址模式


    - 软件复位


● 1 字节缓冲带 DMA 功能


STM32F0-I2C控制:



注:STM32F0XX中,PB6或者PB8任意一个可以作为I2C1的SCL,PB7或者PB9任意一个可作为I2C的SDA


I2C的主要特点:


 64KB片上闪存的F0带2个I2C:I2C1和I2C2


 32KB片上闪存的F0只带1个I2C:I2C1


 I2C2比I2C1所支持的功能少些,不具备


     对SMBus的硬件支持


     20mA的驱动能力


     模块双时钟域以及从停止模式唤醒


三轴加速度传感器mpu6050介绍

内容概要:


MPU6050简介


MPU6050特性参数


MPU6050寄存器介绍


MPU6050简介:


MPU-6050 是全球首例 6轴运动处理传感器。它集成了 3 轴 MEMS 陀螺仪,3 轴 MEMS 加速度计,以及一个可扩展的数字运动处理器 DMP(Digital Motion Processor),可用I2C 接口连接一个第三方的数字传感器,比如磁力计。扩展之后还可以通过其 I2C 输出一个 9 轴的信号。MPU-6050 也可以通过其 I2C 接口连接非惯性的数字传感器,比如压力传感器。



三轴加速度测量:



注意:加速度测量计反应的加速向量与当前的受力方向是相反的,如上图,受力方向向左,但是加速度的向量方向为右


陀螺仪:


陀螺仪,是用来测量角速度的,单位为度每秒(deg/s)



一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。人们根据这个道理,用它来保持方向。Mpu6050有3个陀螺仪,可测X,Y,Z方向的角速度值


MPU6050的特性参数:



注:加速度最高分辨率算法:因为加速度是由16位的寄存器存放,故 精度 = 加速度测量范围/(2的16次方)  ,分辨率 = 1/精度 ,所以当加速测量范围越小,精度越好,分辨率越高。由上图表可知加速度测量范围是 正负2g的时候,由最高分辨率 (2的16次方)/(2-(-2)) = 16384 LSB/g。


MPU6050的寄存器介绍:


POWER MANAGEMENT电源管理寄存器:



SLEEP 该位置 1 ,  MPU-60X0 进入睡眠模式。  


CLKSEL置 0,可选择使用MPU-60X0 默认的内部8M振荡器作为时钟源 


典型设置:


    I2C_WriteReg(MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, 0x00);//解除休眠状态


SAMPLE RATE DIVIDER 采样频率分频器:



采样频率= 陀螺仪输出频率/ ( 1+SMPLRT_DIV )


当 DLPF s is disabled ( 0 DLPF_CFG=0 r or 7 7 7 7) ) ,陀螺输出频率 =8kHz ; 


典型设置:


    I2C_WriteReg(MPU6050_RA_SMPLRT_DIV , 0x07); //陀螺仪采样率,1KHz


CONFIGURATION 低通滤波配置寄存器:



该寄存器配置外部引脚采样,陀螺仪和加速度计的数字低通滤波器。


典型设置:


    I2C_WriteReg(MPU6050_RA_CONFIG , 0x06); //低通滤波频率,典型值:0x06(带宽5KHz)


GYROSCOPE CONFIGURATION 陀螺仪配置寄存器:





该寄存器是用来触发陀螺仪自检和配置陀螺仪的满量程范围。


典型设置:

    I2C_WriteReg(MPU6050_RA_GYRO_CONFIG, 0x18);  //陀螺仪自检及测量范围,典型值:0x18(不自检,2000deg/s)


ACCELEROMETER CONFIGURATION 加速度配置寄存器:


该寄存器是用来触发加速度计自检和配置加速度计的满量程范围。


典型设置:


    I2C_WriteReg(MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG , 0x00); //配置加速度传感器工作在 2G 模式,不自检


读取X, Y, Z 三轴加速度的值:

读取X, Y, Z 三轴陀螺仪的值:


读取温度值:



摄氏度的温度可以用寄存器的置这么计算:


    Temperature n in s degrees C =      (TEMP_OUT  Register e Value  as  a signed  quantity)/340  + 36.53


MPU6050的设备地址:



MPU6050电气原理图:



注:R4未接,AD0直接接到电源上,因此设备地址为110 1001既0x69 


I2C通信实例

利用STM32-I2C总线配置MPU6050,并读取三轴加速度的原始数据


过程如下:



将自己编写的mpu6050.h文件(主要是对mpu6050的一些寄存器地址 宏定义)拷贝到该工程对应的目录下:



新建文件mpu6050.c,然后添加到工程中:



mpu6050.h文件内容如下:

 

#ifndef __MPU6050_H

#define __MPU6050_H

 

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

 

 

//****************************************

// MPU6050 IIC测试程序

// 功能: 显示加速度计和陀螺仪的16位原始数据

//****************************************

#include     //IAR library

#include    //IAR library

#include

//typedef unsigned char  uchar;

typedef unsigned short ushort;

//typedef unsigned int   uint;

 

typedef short int16_t;

 

 

//****************************************

// 定义MPU6050内部地址

//****************************************

#define ADDRESS_Write   SlaveAddress | 0x00                //

#define ADDRESS_Read    SlaveAddress | 0x01                 //

 

 

 

#define PWR_MGMT_1 0x6B       //电源管理,典型值:0x00(正常启用)

#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率,典型值:0x07(125Hz)

#define CONFIG 0x1A //低通滤波频率,典型值:0x06(5Hz)

#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围,典型值:0x18(不自检,2000deg/s)

#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率,典型值:0x00(不自检,2G,5Hz)

 

#define ACCEL_XOUT_H 0x3B

#define ACCEL_XOUT_L 0x3C

#define ACCEL_YOUT_H 0x3D

#define ACCEL_YOUT_L 0x3E

#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F

#define ACCEL_ZOUT_L 0x40

 

#define TEMP_OUT_H 0x41

#define TEMP_OUT_L 0x42

 

#define GYRO_XOUT_H 0x43

#define GYRO_XOUT_L 0x44

#define GYRO_YOUT_H 0x45

#define GYRO_YOUT_L 0x46

#define GYRO

[1] [2]

关键字:物联网  STM32  I2C总线通信

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mcu/ic467303.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:stm32硬件I2C测试例程,亲测可用
下一篇:STM32——硬件和软件I2C协议

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

电子元器件市场随时在变化,大联大应如何迈出下一步?

当零售业正在发展为“新零售”,汽车正在强调电气和自动解决方案,金融由金融科技驱动,制造业由物联网,机器人和人工智能...赋能。此刻,大联大又该如何迈出下一步? 电子元器件市场不断在变化,那些未能适应和改变的企业往往被抛在后面,而颠覆性的创新者则取而代之。在过去几年中,科技创新者引领了数字化转型的加速浪潮。 在上游IC市场,原厂整合并购寻求蜕变的趋势在加速衍化中,分销作为原厂渠道的一环,面临去中间化的威胁。如何学习快速转型规划未来布局,成为一家企业重要的考量部分。 为进一步了解企业如何成功转型数字化业务,而不是完全排除现有的工作,电子发烧友有幸采访到大联大四家子集团的业务行销长。 「大大邦」邦
发表于 2019-07-16
电子元器件市场随时在变化,大联大应如何迈出下一步?

共商物联网发展,AVR-IoT 在线研讨会即将开幕

专注于引入新品推动行业创新的电子元器件分销商贸泽电子(Mouser Electronics)宣布将联手Microchip Technology(美国微芯科技公司)于7月16日举办“AVR-IoT开发板-简化物联网云连接设计的起点”在线研讨会。本次研讨会邀请了微芯科技MCU8产品应用工程经理,通过介绍AVR-IoT WG开发板和演示如何快速构建连接阿里云的动手操作,帮助工程师们了解如何通过该开发方案解决物联网应用中所面临的问题。  物联网的应用领域涉及到方方面面,在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域都有应用,有效地推动了各领域的智能化发展,而云平台连接的加入可以使用户随时随地获取所需信息,使得安
发表于 2019-07-15
共商物联网发展,AVR-IoT 在线研讨会即将开幕

广州“芯”布局 发力物联网发展

图为广州粤芯半导体技术有限公司工厂外部全景图。受访者供图在刚刚过去的6月,位于广州中新知识城的广州粤芯半导体技术有限公司(下称“粤芯半导体”)传来令人振奋的消息:6月15日粤芯半导体生产线启动投片(即按照集成电路设计版图开始制造的过程)试产。截至目前,生产线调试已经完成,首批样品已经出货,良率达到预期目标。“这标志着9月‘广州芯’诞生,已进入最后冲刺阶段。”粤芯半导体负责人表示。事实上,从2017年12月中新知识城设立以来,项目的建设已经刷新“黄埔速度”甚至“广州速度”,粤芯半导体以虚拟IDM(Virtual IDM)为营运策略的12英寸芯片厂落户广州,更是“一石激起千层浪”,为广州半导体产业吹响集结号。以芯片设计掌握物联网
发表于 2019-07-13
广州“芯”布局 发力物联网发展

华为董事长梁华:鸿蒙系统是为物联网开发的,用于手机否

在今日的华为《2018年可持续发展报告》发布会上,华为董事长梁华在谈及鸿蒙系统时表示,这是为物联网开发的操作系统,是否发展为手机系统还未确定。华为董事长梁华表示,鸿蒙系统是为物联网开发的,用于自动驾驶、远程医疗等低时延场景。华为手机还是把开放的安卓系统和生态作为首选,如果美国不允许华为使用安卓,华为是否会把鸿蒙发展为手机系统,还没有确定。根据之前的报道,华为已在全球知识产权组织以“鸿蒙”的名义注册其操作系统,并将支持不同的设备平台,包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、物联网等。近期任正非接受《金融时报》采访时也表示,首先,鸿蒙系统的产生,本身并不是为了手机用,而是为了做物联网来用的,比如自动驾驶、工业自动化,因为它能
发表于 2019-07-12

简化物联网联网设备信息传递 Akamai推出Edge Cloud解决方案

IoT Edge Connect是Edge Cloud解决方案系列中的新产品,可实现面向数百万物联网和应用程序端点的实时信息传递和可靠性 负责提供安全数字化体验的智能边缘平台阿卡迈技术公司近日发布了Edge Cloud解决方案系列,其利用Akamai边缘平台的强大功能来大规模优化和保护数据交付(确保将数据交付至联网设备)和应用程序内信息传递。Edge Cloud旨在满足企业的需求,帮助它们在物联网联网设备革命中让数十亿个端点实现联机,并进一步提高应用程序内信息传递的采用率和功能。 解决关键的扩展和运营难题研究机构IoT Analytics Research显示,到2025年,大约220亿台联网设备将通过互联网
发表于 2019-07-11

中移物联网基于物联卡正式发布了智能出入管理服务

日常生活中,相信大家都或多或少地遇到过忘带钥匙或者因钥匙不慎丢失而被关在门外的窘态,只能心急火燎地找开门师傅开锁;有时也会碰到出门走到一半,因为不确定自己到底有没有关上门而折回确认的同款尴尬。  然而随着物联网时代到来,智能门锁逐渐走进我们的视线,很大程度解决了上述困境。中移物联网有限公司(以下简称“中移物联网”)基于物联卡,在智能门锁的基础上,注重优化服务,开创性地推出了智能出入管理服务,通过“硬件+服务+软件”的方式,重构无钥匙生活新篇章。在6月25日“中国移动物联卡新业务&新服务发布会”上,中移物联网正式发布了智能出入管理服务。  智能出入管理服务是以合作伙伴云丁鹿客提供基础管理服务
发表于 2019-07-11
中移物联网基于物联卡正式发布了智能出入管理服务

小广播

何立民专栏

单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2019 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved