STM32学习笔记13-通信协议I2CMPU6050
I2C通信协议
I2C通信
- I2C（Inter IC Bus）是由Philips公司开发的一种通用数据总线
- 两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）
SCL：串口时钟线：同步的时序，降低对硬件的依赖；
SDA：串口数据线：半双工，一根线兼具发送和接收；
- 同步，半双工
- 带数据应答
- 支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）
一主多从：单片机作为主机，主导I2C总线的运行，挂载在I2C总线的所有外部模块都是从机，从机只有被主机点名之后才能控制I2C总线——常用模型
在多主多从的情况下，需要额外调用SCL来达成同步，且复杂的协议
硬件电路（一主多从）
- 所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起
- 设备的SCL和SDA均要配置成开漏上拉输出模式
- SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
禁止所有设备输出强上拉的高电平，采用外置弱上拉电阻加开漏输出的电路结构
开漏输出：原本的推挽输出，是上下都接入高低电平，如果导通则强上拉导通高电平，反之；现在不需要上面电路，当电流导通，会进入浮空状态。
所以
这就是对应的开漏输出，当导通后属于浮空状态，这时就需要电阻
，把此电路改成弱上拉；
好处：
一、完全杜绝了电源短路的现象，保证电路安全——无论电流高或低，都不会存在同时高电平和低电平的情况；
二、避免了引脚模式的频繁切换，开漏加弱上拉的模式，同时兼具了输入和输出的功能——想换高电平可直接导通即可，低电平就连GND即可；
三、存在“线与”的现象，指只要有任意一个或多个设备输出了低电平，总线就处于低电平，反之；因此可以利用这特性，实现执行多主机模式下的时钟同步和总线仲裁
I2C时序基本单元
- 起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平
- 终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平
- 发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节
低电平主机放数据，高电平从机读数据
- 接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）
释放SDA：就证明切换为了输入模式，主机一般默认是输入模式，当需要发送的时候，会将SDA拉低；在被动接收的时候，就必须先释放SDA，避免有数据重叠
低电平从机放数据，高电平主机读数据。
此时从机获得控制权，实现表示主机控制部分，虚线表从机控制的部分；
- 发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
- 接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）
- 发送一位或接收一位：这一位作为应答
地址：当主机发送指令，去访问对应设备，这些设备就要有一个独立的地址：
在I2C协议标准里分为7位和10位地址：7位为例，且7位使用范围最广：
厂商会为它分配一个7位的地址，以MPU6050芯片为例，通过芯片手册可以得知是：
1101 000，一般器件地址的最后几位是可以在电路中改变，这里是1101 000x；用来区分同器件的不同地址，当对应引脚接低电平，地址为1101 0000，反之
I2C时序：
都是一个字节的操作
- 指定地址写
- 对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）
示波器：
- 当前地址读
- 对于指定设备（Slave Address），在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据（Data）
- 但是对应读地址，并不能确定当前的读入的地址，所以需要使用当前地址指针，去指向指定地址读
- 对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，读取从机数据（Data）
若要多个字节的操作，就需要把读和写的操作重复执行，这样时许就变为，在指定的位置开始按顺序连续读写入多个字节
MPU6050简介
- MPU6050是一个6轴姿态传感器，可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度、角速度参数，通过数据融合，可进一步得到姿态角，常应用于平衡车、飞行器等需要检测自身姿态的场景
- 3轴加速度计（Accelerometer）：测量X、Y、Z轴的加速度，能确定静态稳定性
- 3轴陀螺仪传感器（Gyroscope）：测量X、Y、Z轴的角速度（绕X、Y、Z轴旋转的速度），能确定动态稳定性
我们通常都是把芯片内部的器件，想象为机器设备，至于怎么放进芯片的，就是公司的秘籍。
MPU6050参数
- 16位ADC采集传感器的模拟信号，分为2个字节存储，量化范围：-32768~32767
- 加速度计满量程选择：±2、±4、±8、±16（g：1g=9.8m/s）
- 陀螺仪满量程选择： ±250、±500、±1000、±2000（°/sec）
- 可配置的数字低通滤波器
- 可配置的时钟源
- 可配置的采样分频
- I2C从机地址：1101000（AD0=0）——7位转换：110 1000——0x68
1101001（AD0=1）
在之前的时序中，读写的操作可以先拆分为7位：0x68，再<<1作为从机操作地址；也可以作4分的地址：0xD0的从机地址，直接修改即可；
硬件电路
MPU6050框图
