stm32模拟i2c6050

在STM32上通过模拟I2C（软件I2C）驱动MPU6050传感器，需要手动控制GPIO引脚的电平和时序，实现I2C协议。以下是关键步骤和示例代码：

硬件连接

MPU6050 ↔ STM32:
- SCL → 任意GPIO（如PB6）
- SDA → 任意GPIO（如PB7）
- VCC → 3.3V
- GND → GND
注意：确保I2C总线上有4.7kΩ上拉电阻（SCL和SDA均需要）。

代码实现步骤

1. GPIO初始化（开漏输出模式）

#include "stm32f1xx_hal.h"  // 根据型号调整头文件

#define I2C_SCL_PIN    GPIO_PIN_6
#define I2C_SCL_PORT   GPIOB
#define I2C_SDA_PIN    GPIO_PIN_7
#define I2C_SDA_PORT   GPIOB

void I2C_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    // SCL和SDA配置为开漏输出模式
    GPIO_InitStruct.Pin = I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;  // 开漏输出
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;          // 上拉
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(I2C_SCL_PORT, &GPIO_InitStruct);

    // 初始状态：拉高总线
    HAL_GPIO_WritePin(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

2. I2C基本时序函数

// 延时函数（需根据主频调整，例如72MHz时约为1us）
void I2C_Delay(void) {
    for (volatile int i = 0; i < 10; i++);
}

// 起始条件：SDA在SCL高电平时拉低
void I2C_Start(void) {
    SDA_HIGH();
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay();
    SDA_LOW();
    I2C_Delay();
    SCL_LOW();
}

// 停止条件：SDA在SCL高电平时拉高
void I2C_Stop(void) {
    SDA_LOW();
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay();
    SDA_HIGH();
    I2C_Delay();
}

// 发送ACK
void I2C_Ack(void) {
    SDA_LOW();
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay();
    SCL_LOW();
}

// 发送NACK
void I2C_NAck(void) {
    SDA_HIGH();
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay();
    SCL_LOW();
}

// 检测ACK信号
uint8_t I2C_Wait_Ack(void) {
    SDA_INPUT();  // 切换SDA为输入模式
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay();
    if (HAL_GPIO_ReadPin(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN) == GPIO_PIN_SET) {
        SCL_LOW();
        SDA_OUTPUT();  // 切换回输出模式
        return 1;      // NACK
    }
    SCL_LOW();
    SDA_OUTPUT();
    return 0;          // ACK
}

3. 数据读写函数

// 发送一个字节
void I2C_SendByte(uint8_t data) {
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        if (data & 0x80) SDA_HIGH();
        else SDA_LOW();
        SCL_HIGH();
        I2C_Delay();
        SCL_LOW();
        data <<= 1;
    }
}

// 接收一个字节
uint8_t I2C_ReadByte(void) {
    uint8_t data = 0;
    SDA_INPUT();  // SDA设为输入
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        SCL_HIGH();
        I2C_Delay();
        data <<= 1;
        if (HAL_GPIO_ReadPin(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN) == GPIO_PIN_SET) data |= 0x01;
        SCL_LOW();
        I2C_Delay();
    }
    SDA_OUTPUT();  // 切回输出模式
    return data;
}

4. MPU6050读写操作

#define MPU6050_ADDR    0x68  // 地址（AD0接地时为0x68）

// 写寄存器
void MPU6050_WriteReg(uint8_t reg, uint8_t data) {
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(MPU6050_ADDR << 1 | 0);  // 写模式
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_SendByte(reg);
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_SendByte(data);
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_Stop();
}

// 读寄存器
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t reg) {
    uint8_t data;
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(MPU6050_ADDR << 1 | 0);  // 写模式（发送寄存器地址）
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_SendByte(reg);
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_Start();                           // 重复起始条件
    I2C_SendByte(MPU6050_ADDR << 1 | 1);   // 读模式
    I2C_Wait_Ack();
    data = I2C_ReadByte();
    I2C_NAck();                            // 发送NACK结束读取
    I2C_Stop();
    return data;
}

5. 初始化MPU6050并读取数据

void MPU6050_Init(void) {
    MPU6050_WriteReg(0x6B, 0x00);  // 退出睡眠模式
    MPU6050_WriteReg(0x1A, 0x00);  // 配置低通滤波器（可选）
}

// 读取加速度计原始数据
void MPU6050_ReadAccel(int16_t *accel) {
    uint8_t buf[6];
    for (int i = 0; i < 6; i++) {
        buf[i] = MPU6050_ReadReg(0x3B + i); // 加速度计数据寄存器0x3B~0x40
    }
    accel[0] = (buf[0] << 8) | buf[1];  // X轴
    accel[1] = (buf[2] << 8) | buf[3];  // Y轴
    accel[2] = (buf[4] << 8) | buf[5];  // Z轴
}