三星I2C控制如何實(shí)現(xiàn)裸機(jī)讀取從設(shè)備信息

前言

I2C（Inter－Integrated Circuit）總線(xiàn)（也稱(chēng) IIC 或 I2C） 是有PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)，用于連接微控制器及外圍設(shè)備，是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線(xiàn)少、控制方式簡(jiǎn)單、器件封裝形式小、通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。

Exynos4412 i2c控制器綜述

Exynos4412精簡(jiǎn)指令集微處理器支持4個(gè)IIC總線(xiàn)控制器。為了能使連接在總線(xiàn)上的主和從設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，專(zhuān)用的數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA和時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)SCL被使用，他們都是雙向的。

如果工作在多主機(jī)的IIC總線(xiàn)模式，多個(gè)4412處理器將從從機(jī)那接收數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)給從機(jī)。在IIC總線(xiàn)上的主機(jī)端4412會(huì)啟動(dòng)或終止一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸。4412的IIC總線(xiàn)控制器會(huì)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IIC總線(xiàn)仲裁機(jī)制去實(shí)現(xiàn)多主機(jī)和多從機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。

通過(guò)控制如下寄存器以實(shí)現(xiàn)IIC總線(xiàn)上的多主機(jī)操作：

控制寄存器： I2CCON狀態(tài)寄存器： I2CSTATTx／Rx數(shù)據(jù)偏移寄存器：I2CDS地址寄存器： I2CADD

如果I2C總線(xiàn)空閑，那么SCL和SDA信號(hào)線(xiàn)將都為高電平。在SCL為高電平期間，如果SDA有由高到低電平的跳變，那么將啟動(dòng)一個(gè)起始信號(hào)，如果SDA有由低到高電平的跳變，將啟動(dòng)一個(gè)結(jié)束信號(hào)。

主機(jī)端的設(shè)備總是提供起始和停止信號(hào)的一端。在起始信號(hào)被發(fā)出后，一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的前7位被當(dāng)作地址通過(guò)SDA線(xiàn)被傳輸。這個(gè)地制值決定了總線(xiàn)上的主設(shè)備將要選擇那個(gè)從設(shè)備作為傳輸對(duì)象，bit8決定傳輸數(shù)據(jù)的方向（是讀還是寫(xiě)）。

I2C總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)（即在SDA上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)）都是以8位字節(jié)傳輸?shù)?，在總線(xiàn)上傳輸操作的過(guò)程中，對(duì)發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是沒(méi)有限制的。I2C總線(xiàn)上的主／從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)總是以一個(gè)數(shù)據(jù)的最高位開(kāi)始傳輸（即MSB方式），傳輸完一個(gè)字節(jié)后，應(yīng)答信號(hào)緊接其后。

Exynos4412 I2C總線(xiàn)接口特性共有9個(gè)通道，支持多主、從I2C總線(xiàn)接口。其中8個(gè)通道作為普通接口（即I2C0、I2C1．．．．），1個(gè)通道作為HDMI的專(zhuān)用接口。7位地址模式。串行，8位單向或雙向的數(shù)據(jù)傳輸。在標(biāo)準(zhǔn)模式中，每秒最多可以傳輸100k位，即12．5kB的數(shù)據(jù)量。在快速模式中，每秒最多可以傳輸400k位，即50kB的數(shù)據(jù)量。支持主機(jī)端發(fā)送、接收，從機(jī)端發(fā)送、接收操作。支持中斷和查詢(xún)方式。框圖

從上圖可以看出，4412提供4個(gè)寄存器來(lái)完成所有的IIC操作。SDA線(xiàn)上的數(shù)據(jù)從IICDS寄存器經(jīng)過(guò)移位寄存器發(fā)出，或通過(guò)移位寄存器傳入IICDS寄器；IICADD寄存器中保存4412當(dāng)做從機(jī)時(shí)的地址；IICCON、IICSTAT兩個(gè)寄存器用來(lái)控制或標(biāo)識(shí)各種狀態(tài)，比如選擇工作工作模式，發(fā)出S信號(hào)、P信號(hào)，決定是否發(fā)出ACK信號(hào)，檢測(cè)是否接收到ACK信號(hào)。

I2C總線(xiàn)接口操作

針對(duì)4412處理器的I2C總線(xiàn)接口，具備4種操作模式：

主機(jī)發(fā)送模式主機(jī)接收模式從機(jī)發(fā)送模式從機(jī)接收模式

下面將描述這些操作模式之間的功能關(guān)系：

0、數(shù)據(jù)有效性

SDA線(xiàn)上的數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定。數(shù)據(jù)線(xiàn)的高或低電平狀態(tài)IIC位傳輸數(shù)據(jù)的有效性在SCL線(xiàn)的時(shí)鐘信號(hào)是低電平才能改變。

1． 開(kāi)始和停止條件

當(dāng)4412的I2C接口空閑時(shí)，它往往工作在從機(jī)模式。或者說(shuō)，4412的的i2c接口在SDA線(xiàn)上察覺(jué)到一個(gè)起始信號(hào)之前它應(yīng)該工作在從機(jī)模式。當(dāng)控制器改變4412的i2c接口的工作模式為主機(jī)模式后，SDA線(xiàn)上發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸并且控制器會(huì)產(chǎn)生SCL時(shí)鐘信號(hào)。

開(kāi)始條件通過(guò)SDA線(xiàn)進(jìn)行串行的字節(jié)傳輸，一個(gè)停止信號(hào)終止數(shù)據(jù)傳輸，停止信號(hào)是指SCL在高電平器件SDA線(xiàn)有從低到高電平的跳變，主機(jī)端產(chǎn)生起始和停止條件。當(dāng)主、從設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)起始信號(hào)后，I2C總線(xiàn)將進(jìn)入忙狀態(tài)。這里需要說(shuō)明的是上述主從設(shè)備都有可能作為主機(jī)端。

當(dāng)一個(gè)主機(jī)發(fā)送了一個(gè)起始信號(hào)后，它也應(yīng)該發(fā)送一個(gè)從機(jī)地址以通知總線(xiàn)上的從設(shè)備。這個(gè)地址字節(jié)的低7位表示從設(shè)備地址，最高位表示傳輸數(shù)據(jù)的方向，即主機(jī)將要進(jìn)行讀還是寫(xiě)。當(dāng)最高位是0時(shí)，它將發(fā)起一個(gè)寫(xiě)操作（發(fā)送操作）；當(dāng)最高位是1時(shí)，它將發(fā)起一個(gè)讀數(shù)據(jù)的請(qǐng)求（接收操作）。

主機(jī)端發(fā)起一個(gè)結(jié)束信號(hào)以完成傳輸操作，如果主機(jī)端想在總線(xiàn)上繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，它將發(fā)出另外一個(gè)起始信號(hào)和從設(shè)備地址。用這樣的方式，它們可以用各種各樣的格式進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

下圖為起始和停止信號(hào)：

2． 數(shù)據(jù)傳輸格式

放到SDA線(xiàn)上的所有字節(jié)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度應(yīng)該為8位，在每次傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)量沒(méi)有限制。在起始信號(hào)后的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)應(yīng)該包含地址字段，當(dāng)4412的I2C接口被設(shè)置為主模式時(shí)，地址字節(jié)應(yīng)該由控制器端發(fā)出。在每個(gè)字節(jié)后，應(yīng)該有一個(gè)應(yīng)答位。

如果從機(jī)要完成一些其他功能后（例如一個(gè)內(nèi)部中斷服務(wù)程序）才能繼續(xù)接收或發(fā)送下一個(gè)字節(jié)，從機(jī)可以拉低SCL迫使主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)。當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)并釋放SCL后，數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)。如果主機(jī)在傳輸數(shù)據(jù)期間也需要完成一些其他功能（例如一個(gè)內(nèi)部中斷服務(wù)程序）也可以拉低SCL以占住總線(xiàn)。

下面的圖中將說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸格式：

上圖中說(shuō)明，在傳輸完每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，都會(huì)有一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，這個(gè)應(yīng)答信號(hào)在第9個(gè)時(shí)鐘周期。具體過(guò)程如下（注意下面描述的讀寫(xiě)過(guò)程都是針對(duì) 4412處理器而言，當(dāng)有具體的I2C設(shè)備與4412相連時(shí)，數(shù)據(jù)表示什么需要看具體的I2C設(shè)備，4412是不知道數(shù)據(jù)的含義的）：

寫(xiě)過(guò)程：主機(jī)發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)S→發(fā)送從機(jī)7位地址和1位方向，方向位表示寫(xiě)→主機(jī)釋放SDA線(xiàn)方便從機(jī)給回應(yīng)→有從機(jī)匹配到地址，拉低SDA線(xiàn)作為ACK→主機(jī)重新獲得SDA傳輸8位數(shù)據(jù)→主機(jī)釋放SDA線(xiàn)方便從機(jī)給回應(yīng)→從機(jī)收到數(shù)據(jù)拉低SDA線(xiàn)作為ACK告訴主機(jī)數(shù)據(jù)接收成功→主機(jī)發(fā)出停止信號(hào)。

讀過(guò)程：主機(jī)發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)S→發(fā)送從機(jī)7位地址和1位方向，方向位表示讀→主機(jī)釋放SDA線(xiàn)方便從機(jī)給回應(yīng)→有從機(jī)匹配到地址，拉低SDA線(xiàn)作為ACK→從機(jī)繼續(xù)占用SDA線(xiàn)，用SDA傳輸8位數(shù)據(jù)給主機(jī)→從機(jī)釋放SDA線(xiàn)（拉高）方便主機(jī)給回應(yīng)→主機(jī)接收到數(shù)據(jù)→主機(jī)獲得SDA線(xiàn)控制并拉低SDA線(xiàn)作為ACK告訴從機(jī)數(shù)據(jù)接收成功→主機(jī)發(fā)出停止信號(hào)。

注意：在具體的I2C通信時(shí)，要看I2C設(shè)備才能確定讀寫(xiě)時(shí)序，比如下面即將描述的第七大點(diǎn)中的示例，讀寫(xiě)EEPROM中就會(huì)說(shuō)道具體的數(shù)據(jù)含義，讀寫(xiě)過(guò)程。

3． 應(yīng)答信號(hào)的傳輸

為了完成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸，接收方將發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位給發(fā)送方。應(yīng)答信號(hào)出現(xiàn)在SCL線(xiàn)上的時(shí)鐘周期中的第九個(gè)時(shí)鐘周期，為了發(fā)送或接收1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，主機(jī)端會(huì)產(chǎn)生8個(gè)時(shí)鐘周期，為了傳輸一個(gè)ACK位，主機(jī)端需要產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖。ACK時(shí)鐘脈沖到來(lái)之際，發(fā)送方會(huì)在SDA線(xiàn)上設(shè)置高電平以釋放SDA線(xiàn)。在ACK時(shí)鐘脈沖之間，接收方會(huì)驅(qū)動(dòng)和保持SDA線(xiàn)為低電平，這發(fā)生在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖為高電平期間。應(yīng)答信號(hào)為低電平時(shí)，規(guī)定為有效應(yīng)答位（ACK簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)答位），表示接收器已經(jīng)成功地接收了該字節(jié)；應(yīng)答信號(hào)為高電平時(shí)，規(guī)定為非應(yīng)答位（NACK），一般表示接收器接收該字節(jié)沒(méi)有成功。對(duì)于反饋有效應(yīng)答位ACK的要求是，接收器在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖之前的低電平期間將SDA線(xiàn)拉低，并且確保在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。如果接收器是主控器，則在它收到最后一個(gè)字節(jié)后，發(fā)送一個(gè)NACK信號(hào)（即不發(fā)出ACK信號(hào)），以通知被控發(fā)送器結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送，并釋放SDA線(xiàn)，以便主控接收器發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)P。

4． 讀寫(xiě)操作

當(dāng)I2C控制器在發(fā)送模式下發(fā)送數(shù)據(jù)后，I2C總線(xiàn)接口將等待直到移位寄存器（I2CDS）接收到一個(gè)數(shù)據(jù)。在往此寄存器寫(xiě)入一個(gè)新數(shù)據(jù)前，SCL線(xiàn)應(yīng)該保持為低電平，寫(xiě)完數(shù)據(jù)后，I2C控制器將釋放SCL線(xiàn)。當(dāng)前正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸完成后，4412會(huì)捕捉到一個(gè)中斷，然后cpu將開(kāi)始往I2CDS寄存器中寫(xiě)入一個(gè)新的數(shù)據(jù)。

當(dāng)I2C控制器在接收模式下接收到數(shù)據(jù)后，I2C總線(xiàn)接口將等待直到I2CDS寄存器被讀。在讀到新數(shù)據(jù)之前，SCL線(xiàn)會(huì)被保持為低電平，讀到數(shù)據(jù)后I2C控制器將釋放掉SCL線(xiàn)。一個(gè)新數(shù)據(jù)接收完成后，4412將收到一個(gè)中斷，cpu收到這個(gè)中斷請(qǐng)求后，它將從I2CDS寄存器中讀取數(shù)據(jù)。

5． 總線(xiàn)仲裁機(jī)制

總線(xiàn)上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線(xiàn)的情況，這種情況叫做總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)。I2C總線(xiàn)具有多主控能力，可以對(duì)發(fā)生在SDA線(xiàn)上的總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線(xiàn)時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí)SDA總線(xiàn)電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)?？偩€(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)的仲裁是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線(xiàn)上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。

6． 終止條件

當(dāng)一個(gè)從接收者不能識(shí)別從地址時(shí)，它將保持SDA線(xiàn)為高電平。在這樣的情況下，主機(jī)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)并且取消數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)終止傳輸產(chǎn)生后，主機(jī)端接收器會(huì)通過(guò)取消ACK的產(chǎn)生以告訴從機(jī)端發(fā)送器結(jié)束發(fā)送操作。這將在主機(jī)端接收器接收到從機(jī)端發(fā)送器發(fā)送的最后一個(gè)字節(jié)之后發(fā)生，為了讓主機(jī)端產(chǎn)生一個(gè)停止條件，從機(jī)端發(fā)送者將釋放SDA線(xiàn)。

7． 配置I2C總線(xiàn)

如果要設(shè)置I2C總線(xiàn)中SCL時(shí)鐘信號(hào)的頻率，可以在I2CCON寄存器中設(shè)置4位分頻器的值。I2C總線(xiàn)接口地址值存放在I2C總線(xiàn)地址寄存器（I2CADD）中，默認(rèn)值未知。

8． 每種模式下的操作流程圖

在I2C總線(xiàn)上執(zhí)行任何的收發(fā)Tx／Rx操作前，應(yīng)該做如下配置：

（1）在I2CADD寄存器中寫(xiě)入從設(shè)備地址（2）設(shè)置I2CCON控制寄存器

a． 使能中斷b． 定義SCL頻率

（3）設(shè)置I2CSTAT寄存器以使能串行輸出

下圖為主設(shè)備發(fā)送模式

下圖為主設(shè)備接收模式

下圖為從設(shè)備發(fā)送模式

下圖為從設(shè)備接收模式

I2C控制器寄存器

I2C控制器用到的寄存器如下所示：

1－－ I2C總線(xiàn)控制寄存器

IICCON寄存器用于控制是否發(fā)出ACK信號(hào)、設(shè)置發(fā)送器的時(shí)鐘、開(kāi)啟I2C中斷，并標(biāo)識(shí)中斷是否發(fā)生

使用IICCON寄存器時(shí)，有如下注意事項(xiàng)

發(fā)送模式的時(shí)鐘頻率由位［6］、位［3：0］聯(lián)合決定。另外，當(dāng) IICCON［6］＝0時(shí)，IICCON［3：0］不能取0或1。

位［4］用來(lái)標(biāo)識(shí)是否有I2C中斷發(fā)生，讀出為0時(shí)標(biāo)識(shí)沒(méi)有中斷發(fā)生，讀出為1時(shí)標(biāo)識(shí)有中斷發(fā)生。當(dāng)此位為1時(shí)，SCL線(xiàn)被拉低，此時(shí)所以I2C傳輸停止；如果要繼續(xù)傳輸，需寫(xiě)入0清除它。

中斷在以下3種情況下發(fā)生：

當(dāng)發(fā)送地址信息或接收到一個(gè)從機(jī)地址并且吻合時(shí)；當(dāng)總線(xiàn)仲裁失敗時(shí)；當(dāng)發(fā)送／接收完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（包括響應(yīng)位）時(shí)；

基于SDA、SCL線(xiàn)上時(shí)間特性的考慮，要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入IICDS寄存器，然后再清除中斷。

如果IICCON［5］＝0，IICCON［4］將不能正常工作，所以，即使不使用I2C中斷，也要將IICCON［5］設(shè)為1．

2 －－ I2C狀態(tài)寄存器

IICSTAT寄存器用于選擇I2C接口的工作模式，發(fā)出S信號(hào)、P信號(hào)，使能接收／發(fā)送功能，并標(biāo)識(shí)各種狀態(tài)，比如總線(xiàn)仲裁是否成功、作為從機(jī)時(shí)是否被尋址、是否接收到0地址、是否接收到ACK信號(hào)等。

3 －－ I2C數(shù)據(jù)發(fā)送／接收移位寄存器

fs4412的i2c總線(xiàn)上掛載了mpu6050

mpu6050每次讀取或者要寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，必須先告知從設(shè)備要操作的內(nèi)部寄存器地址（RA），然后緊跟著讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)（DATA），內(nèi)部寄存器的配置和讀取一次最多1個(gè)data，交互時(shí)序如下：

【注意】上述兩個(gè)時(shí)序非常重要，下面我們編寫(xiě)基于linux的驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)i2c＿msg還要再依賴(lài)他。

上述簡(jiǎn)化時(shí)序的術(shù)語(yǔ)解釋如下

【寄存器使用規(guī)則】

下面先提前講一下具體應(yīng)用中如何啟動(dòng)和恢復(fù)IIC的傳輸啟動(dòng)或恢復(fù)4412的I2C傳輸有以下兩種方法。1） 當(dāng)IICCON［4］即中斷狀態(tài)位為0時(shí)，通過(guò)寫(xiě)IICSTAT寄存器啟動(dòng)I2C操作。有以下兩種情況。

1－－在主機(jī)模式，令I(lǐng)ICSTAT［5：4］等于0b11，將發(fā)出S信號(hào)和IICDS寄存器的數(shù)據(jù)（尋址），令I(lǐng)ICSTAT［5：4］等于0b01，將發(fā)出P信號(hào)。2－－在從機(jī)模式，令I(lǐng)ICSTAT［4］等于1將等待其他主機(jī)發(fā)出S信號(hào)及地址信息。

2）當(dāng)IICCON［4］即中斷狀態(tài)為1時(shí)，表示I2C操作被暫停。在這期間設(shè)置好其他寄存器之后，向IICCON［4］寫(xiě)入0即可恢復(fù)I2C操作。所謂“設(shè)置其他寄存器”，有以下三種情況：

1－－對(duì)于主機(jī)模式，可以按照上面1的方法寫(xiě)IICSTAT寄存器，恢復(fù)I2C操作后即可發(fā)出S信號(hào)和IICDS寄存器的值（尋址），或發(fā)出P信號(hào)。2－－對(duì)于發(fā)送器，可以將下一個(gè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入IICDS寄存器中，恢復(fù)I2C操作后即可發(fā)出這個(gè)數(shù)據(jù)。3－－對(duì)于接收器，可以從IICDS寄存器讀出接收到的數(shù)據(jù)。最后向IICCON［4］寫(xiě)入0的同時(shí)，設(shè)置IICCON［7］以決定是否在接收到下一個(gè)數(shù)據(jù)后是否發(fā)出ACK信號(hào)。MPU6050

MPU－6000（6050）為全球首例整合性6軸運(yùn)動(dòng)處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時(shí)間軸之差的問(wèn)題，減少了大量的封裝空間。當(dāng)連接到三軸磁強(qiáng)計(jì)時(shí)，MPU－60X0提供完整的9軸運(yùn)動(dòng)融合輸出到其主I2C或SPI端口（SPI僅在MPU－6000上可用）。

MPU－6000（6050）的角速度全格感測(cè)范圍為±250、±500、±1000與±2000°／sec （dps），可準(zhǔn)確追蹤快速與慢速動(dòng)作，并且，用戶(hù)可程式控制的加速器全格感測(cè)范圍為±2g、±4g±8g與±16g。

產(chǎn)品傳輸可透過(guò)最高至400kHz的IIC或最高達(dá)20MHz的SPI（MPU－6050沒(méi)有SPI）。

電路圖

【MPU6050硬件電路圖】（實(shí)際板子電路圖不一定和下面一樣，具體問(wèn)題具體分析，本例參考exynos－fs4412開(kāi)發(fā)板）

1 AD0接地的 值為 0

所以從設(shè)備地址為0x68；

2 SCL、SDA連接的i2c＿SCL5、i2c＿SDA5

由此可得這兩個(gè)信號(hào)線(xiàn)復(fù)用了GPIO的GPB的2、3引腳；

3 查閱exynos4412 datasheet 6．2．2 Part 1可得

所以設(shè)置GPIO 的 GPB 【15：8】＝ 0x33 即可。

MPU6050內(nèi)部寄存器

mpu6050內(nèi)部寄存器的使用，參考datasheet《MPU－6000 and MPU－6050Register Map and Descriptions Revision 4．0 》。

Mpu6050內(nèi)部有100多個(gè)寄存器。比如：

這個(gè)寄存器是用來(lái)設(shè)置加速度屬性的，當(dāng)bit［4：3］ 設(shè)置為0，表示3個(gè)軸的加速度量程最大為±2g。

mpu6050的內(nèi)部寄存器非常多，并不需要每一個(gè)寄存器都需要搞懂，在如下代碼實(shí)例中，我已經(jīng)列舉出常用的寄存器以及他們的典型值，其他的寄存器不再一一介紹。

下面是個(gè)IIC總線(xiàn)實(shí)例：

用IIC總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)CPU與MPU－6050的數(shù)據(jù)查詢(xún)

具體代碼如下：

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

／／ MPU6050常用內(nèi)部地址，以下地址在mpu6050內(nèi)部

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

＃define SMPLRT＿DIV 0x19 ／／陀螺儀采樣率，典型值：0x07（125Hz）

＃define CONFIG 0x1A ／／低通濾波頻率，典型值：0x06（5Hz）

＃define GYRO＿CONFIG 0x1B ／／陀螺儀自檢及測(cè)量范圍，典型值：0x18（不自檢，2000deg／s）

＃define ACCEL＿CONFIG 0x1C ／／加速計(jì)自檢、測(cè)量范圍及高通濾波頻率，典型值：0x01（不自檢，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＿ZOUT＿H 0x47

＃define GYRO＿ZOUT＿L 0x48

＃define PWR＿M(jìn)GMT＿1 0x6B ／／電源管理，典型值：0x00（正常啟用）

＃define WHO＿AM＿I 0x75 ／／IIC地址寄存器（默認(rèn)數(shù)值0x68，只讀）

＃define SlaveAddress 0xD0 ／／IIC寫(xiě)入時(shí)的地址字節(jié)數(shù)據(jù)，＋1為讀取

typedef struct ｛

unsigned int CON；

unsigned int DAT；

unsigned int PUD；

unsigned int DRV；

unsigned int CONPDN；

unsigned int PUDPDN；

｝gpb；

＃define GPB （＊ （volatile gpb ＊）0x11400040）

typedef struct ｛

unsigned int I2CCON；

unsigned int I2CSTAT；

unsigned int I2CADD；

unsigned int I2CDS；

unsigned int I2CLC；

｝i2c5；

＃define I2C5 （＊ （volatile i2c5 ＊）0x138B0000 ）

void mydelay＿ms（int time）

｛

int i， j；

while（time－－）

｛

for （i ＝ 0； i ＜ 5； i＋＋）

for （j ＝ 0； j ＜ 514； j＋＋）；

｝

｝

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

＊ ＠brief iic read a byte program body

＊ ＠param［in］ slave＿addr， addr， ＆data

＊ ＠return None

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

void iic＿read（unsigned char slave＿addr， unsigned char addr， unsigned char ＊data）

｛

根據(jù)mpu6050的datasheet，要讀取數(shù)據(jù)必須先執(zhí)行寫(xiě)操作：寫(xiě)入一個(gè)從設(shè)備地址，

然后執(zhí)行讀操作，才能讀取到該內(nèi)部寄存器的內(nèi)容

I2C5．I2CDS ＝ slave＿addr； ／／將從機(jī)地址寫(xiě)入I2CDS寄存器中

I2C5．I2CCON ＝ （1 ＜＜ 7）｜（1 ＜＜ 6）｜（1 ＜＜ 5）； ／／設(shè)置時(shí)鐘并使能中斷

I2C5．I2CSTAT ＝ 0xf0； ／／［7：6］設(shè)置為0b11，主機(jī)發(fā)送模式；

／／往［5：4］位寫(xiě)0b11，即產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，發(fā)出IICDS寄存器中的地址

while（?。↖2C5．I2CCON ＆ （1 ＜＜ 4）））； ／／ 等待傳輸結(jié)束，傳輸結(jié)束后，I2CCON ［4］位為1，標(biāo)識(shí)有中斷發(fā)生；

／／ 此位為1時(shí)，SCL線(xiàn)被拉低，此時(shí)I2C傳輸停止；

I2C5．I2CDS ＝ addr； ／／寫(xiě)命令值

I2C5．I2CCON ＝ I2C5．I2CCON ＆ （～（1 ＜＜ 4））；／／ I2CCON ［4］位清0，繼續(xù)傳輸

while（?。↖2C5．I2CCON ＆ （1 ＜＜ 4）））；／／ 等待傳輸結(jié)束

I2C5．I2CSTAT ＝ 0xD0； ／／ I2CSTAT［5：4］位寫(xiě)0b01，發(fā)出停止信號(hào)

I2C5．I2CDS ＝ slave＿addr ｜ 1； ／／表示要讀出數(shù)據(jù)

I2C5．I2CCON ＝ （1 ＜＜ 7）｜（1 ＜＜ 6） ｜（1 ＜＜ 5） ； ／／設(shè)置時(shí)鐘并使能中斷

I2C5．I2CSTAT ＝ 0xb0；／／［7：6］位0b10，主機(jī)接收模式；

／／往［5：4］位寫(xiě)0b11，即產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，發(fā)出IICDS寄存器中的地址

／／ I2C5．I2CCON ＝ I2C5．I2CCON ＆ （～（1 ＜＜ 4））； 如果強(qiáng)行關(guān)閉，將讀取不到數(shù)據(jù)

while（?。↖2C5．I2CCON ＆ （1 ＜＜ 4）））；／／等待傳輸結(jié)束，接收數(shù)據(jù)

I2C5．I2CCON ＆＝ ～（（1＜＜7）｜（1 ＜＜ 4））； Resume the operation ＆ no ack

／／ I2CCON ［4］位清0，繼續(xù)傳輸，接收數(shù)據(jù)，

／／ 主機(jī)接收器接收到最后一字節(jié)數(shù)據(jù)后，不發(fā)出應(yīng)答信號(hào) no ack

／／ 從機(jī)發(fā)送器釋放SDA線(xiàn)，以允許主機(jī)發(fā)出P信號(hào)，停止傳輸；

while（?。↖2C5．I2CCON ＆ （1 ＜＜ 4）））；／／ 等待傳輸結(jié)束

I2C5．I2CSTAT ＝ 0x90；

＊data ＝ I2C5．I2CDS；

I2C5．I2CCON ＆＝ ～（1＜＜4）； clean interrupt pending bit

mydelay＿ms（10）；

＊data ＝ I2C5．I2CDS；

｝

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

＊ ＠brief iic write a byte program body

＊ ＠param［in］ slave＿addr， addr， data

＊ ＠return None

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

void iic＿write （unsigned char slave＿addr， unsigned char addr， unsigned char data）

｛

I2C5．I2CDS ＝ slave＿addr；

I2C5．I2CCON ＝ （1 ＜＜ 7）｜（1 ＜＜ 6）｜（1 ＜＜ 5） ；

I2C5．I2CSTAT ＝ 0xf0；

while（?。↖2C5．I2CCON ＆ （1 ＜＜ 4）））；

I2C5．I2CDS ＝ addr；

I2C5．I2CCON ＝ I2C5．I2CCON ＆ （～（1 ＜＜ 4））；

while（?。↖2C5．I2CCON ＆ （1 ＜＜ 4）））；

I2C5．I2CDS ＝ data；

I2C5．I2CCON ＝ I2C5．I2CCON ＆ （～（1 ＜＜ 4））；

while（?。↖2C5．I2CCON ＆ （1 ＜＜ 4）））；

I2C5．I2CSTAT ＝ 0xd0；

I2C5．I2CCON ＝ I2C5．I2CCON ＆ （～（1 ＜＜ 4））；

mydelay＿ms（10）；

｝

void MPU6050＿Init （）

｛

iic＿write（SlaveAddress， PWR＿M(jìn)GMT＿1， 0x00）；

iic＿write（SlaveAddress， SMPLRT＿DIV， 0x07）；

iic＿write（SlaveAddress， CONFIG， 0x06）；

iic＿write（SlaveAddress， GYRO＿CONFIG， 0x18）；

iic＿write（SlaveAddress， ACCEL＿CONFIG， 0x01）；

｝

讀取mpu6050某個(gè)內(nèi)部寄存器的內(nèi)容

int get＿data（unsigned char addr）

｛

char data＿h(yuǎn)， data＿l；

iic＿read（SlaveAddress， addr， ＆data＿h(yuǎn)）；

iic＿read（SlaveAddress， addr＋1， ＆data＿l）；

return （data＿h(yuǎn)＜＜8）｜data＿l；

｝

＊ 裸機(jī)代碼，不同于LINUX 應(yīng)用層， 一定加循環(huán)控制

int main（void）

｛

int data；

unsigned char zvalue；

GPB．CON ＝ （GPB．CON ＆ ～（0xff＜＜8）） ｜ 0x33＜＜8； ／／ GPBCON［3］， I2C＿5＿SCL GPBCON［2］， I2C＿5＿SDAmydelay＿ms（100）；

uart＿init（）；

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

I2C5．I2CSTAT ＝ 0xD0；

I2C5．I2CCON ＆＝ ～（1＜＜4）； clean interrupt pending bit

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

mydelay＿ms（100）；

MPU6050＿Init（）；

mydelay＿ms（100）；

printf（＂＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ I2C test！！ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＂）；

while（1）

｛

data ＝ get＿data（GYRO＿ZOUT＿H）；

printf（＂ GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： ％x＂， data）；

data ＝ get＿data（GYRO＿XOUT＿H）；

printf（＂ GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： ％x＂， data）；

printf（＂＂）；

mydelay＿ms（1000）；

｝

return 0；

｝

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ I2C test?。?＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： 1c GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： feda

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fefc GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： fed6

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fefe GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： fed6

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fefe GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： fedc

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fefe GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： feda

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fefc GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： fed6

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fefe GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： feda

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fcf2 GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： 202

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： ec GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： faa0

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： 4c GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： e

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： fe GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： fed8

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： 0 GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： fede

GYRO －－＞ Z ＜－－－：Hex： 0 GYRO －－＞ X ＜－－－：Hex： feda

讀寫(xiě)操作代碼解析：

寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)流程：

讀數(shù)據(jù)流程：

上圖閱讀注意點(diǎn)：

從設(shè)備地址是在用的時(shí)候應(yīng)該左移一位｜讀寫(xiě)位，比如寫(xiě)reg＝0x68＜1｜0，即0xD0；主設(shè)備發(fā)出S信號(hào)，需要將I2CSTATn 的bite：5設(shè)置為1；主設(shè)備發(fā)出p信號(hào)，需要將I2CSTATn 的bite：5設(shè)置為0；主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)需要將寄存器I2CCONn的bit：4置0，to reume the operation；主機(jī)等待從設(shè)備發(fā)送的ack或者data，需要輪訓(xùn)判斷I2CCONn的bit：4是否置1；代碼的理解除了結(jié)合功能流程圖、時(shí)序圖、源代碼還要結(jié)合寄存器說(shuō)明；代碼的編寫(xiě)順序必須嚴(yán)格按照時(shí)序和模塊流程圖執(zhí)行；時(shí)序中的每一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)（包括ack、data、reg）的產(chǎn)生或者發(fā)送對(duì)應(yīng)的代碼都用箭頭以及相同的顏色框處；對(duì)1于read操作，NACK的回復(fù)需要在接收最后一個(gè)data之前設(shè)置I2CCONn ：7位為0，這樣在收到從設(shè)備的data后，才會(huì)將SDA拉低。

責(zé)任編輯：gt