MPU6050开发 -- 进阶之I2C/SPI通信协议

上一篇基本概念讲了一通，大体上对MPU6050有了一个了解。对于MPU6050开发来讲主要的应该就是 I2C/SPI 通信和寄存器控制了吧。

接下来我们继续看芯片手册，简单了解一下I2C/SPI通信协议。（S5PV210开发里再综合详讲）

I2C 和SPI 都是串行同步通信，同步通信和异步通信区别是什么？这一点我们刚讲过，参看：​​S5PV210开发 -- 通信​​

一、I2C和SPI（仅限MPU-6000）串行接口

MPU-6000 / MPU-6050的内部寄存器和存储器可以使用400 kHz的I2C 或 1MHz的SPI（仅MPU-6000）访问。 SPI工作在四线模式。

注意：
为了防止在使用SPI（MPU-6000）时切换到I2C模式，应通过设置 I2C_IF_DIS 配置位来禁用 I2C 接口。 在等待 6.3节“寄存器读/写启动时间”指定的时间后，立即执行该位设置。

二、I2C接口

I2C是由信号串行数据（SDA）和串行时钟（SCL）组成的双线接口。 一般来说，这些线路是开漏和双向的。 在广义的I2C接口实现中，连接的设备可以是主设备或从设备。 主设备将从设备地址放在总线上，并且具有匹配地址的从设备确认主设备。
系统处理器（MPU-60X0）作为从设备与主系统处理器进行通信。 SDA和SCL线通常需要上拉电阻（4.7k电阻）到VDD。 最大总线速度是400 kHz。
MPU-60X0的从机地址为 b110100X，长度为7位。 7位地址的LSB位由引脚AD0的逻辑电平决定。 这允许两个MPU-60X0 连接到同一个I2C总线。在此配置中使用时，其中一个设备的地址应为b1101000（AD0引脚为逻辑低电平），另一个的地址应为b1101001（AD0引脚为逻辑高电平）。

PS：讲到这里就搞明白了，为什么AD0接地了！！

思考：这里只给出了从机地址 b110100X，那I2C的读地址和写地址是什么呢？

三、I2C通信协议

（1）开始（S）和停止（P）条件：

主机在总线上启动 START 条件（S）时启动 I2C 总线通信，总线定义为 SCL 线为高电平（见下图）时，SDA 线从高电平变为低电平。 总线被认为是繁忙的，直到主机在总线上放置一个停止条件（P），在SCL为高电平（见下图）时，在SDA线路上定义为从低电平到高电平的跳变。

此外，如果产生一个重复的START（Sr）而不是STOP条件，总线将保持忙碌状态。

（2）数据格式/应答

I2C 数据字节定义为8位长。 每个数据传输传输的字节数没有限制。 传输的每个字节必须跟一个应答（ACK）信号。 应答信号的时钟由主器件产生，而接收器通过下拉 SDA 并在应答时钟脉冲的高电平期间保持低电平来产生实际的应答信号。
如果一个从机处于繁忙状态，并且在某个其他任务执行之前不能发送或接收另一个数据字节，则它可以保持SCL为低电平，从而强制主机进入等待状态。 当从站准备好时，正常的数据传输恢复，并释放时钟线（参见下图）。

扩展：

应答信号的时钟由主器件产生，这句话让我想起先前做 DM368 编码的时候出现无应答的问题。

参看：​​DM368开发 -- 编码并实时播放​​

（3）通信

在开始与起始条件（S）的通信之后，主机发送一个7位从机地址，然后是第8位（读/写位）。 读/写位指示主器件是从正在接收数据还是正在写入从器件。 然后，主器件释放SDA线并等待来自从器件的应答信号（ACK）。 传输的每个字节后面都必须有一个应答位。 为了应答，从器件将SDA线拉低并在SCL线的高电平期间保持低电平。
数据传输始终由具有STOP条件（P）的主机终止，从而释放通信线路。 但是，主器件可以产生一个重复的起始条件（Sr），并在不首先产生停止条件（P）的情况下寻址另一个从器件。 SCL为高电平时，SDA线上的低电平至高电平转换定义停止条件。 除了启动和停止条件之外，所有SDA变化都应在SCL低电平时进行。

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翻译的真乱，简单点说就是：

数据传输：SCL为高电平时，SDA线若保持稳定，那么SDA上是在传输数据bit；若SDA发生跳变，则用来表示一个会话的开始或结束。应答（ADC）为SDA为低电平。
数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit。

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为了写入内部MPU-60X0寄存器，主机发送开始条件（S），然后是I2C地址和写入位（0）。 在第9个时钟周期（时钟为高电平），MPU-60X0确认传输。 然后主机把寄存器地址（RA）放在总线上。 在MPU-60X0确认接收到寄存器地址后，主机将寄存器数据放到总线上。 接着是ACK信号，数据传输可以由停止条件（P）结束。 为了在最后的ACK信号之后写入多个字节，主机可以继续输出数据而不是发送停止信号。 在这种情况下，MPU-60X0自动递增寄存器地址并将数据装载到适当的寄存器。下图显示了单字节和双字节写入序列：

要读取内部MPU-60X0寄存器，主机将发送一个开始条件，然后是I2C地址和写入位，然后是要读取的寄存器地址。 主机收到来自MPU-60X0的ACK信号后，发送一个起始信号，随后是从机地址和读取位。 结果，MPU-60X0发送一个ACK信号和数据。 通信以无应答（NACK）结束信号和来自主机的停止位。 定义NACK条件，使得SDA线在第9个时钟周期保持高电平。 下图显示了单字节和双字节读取序列。

四、I2C术语

五、SPI接口（仅限MPU-6000）

SPI 是一个 4 线同步串行接口，使用两根控制线和两根数据线。 标准主从SPI操作期间，MPU-6000始终作为从设备运行。

对于主设备，串行时钟输出（SCLK），串行数据输出（SDO）和串行数据输入（SDI）在从设备之间共享。 每个SPI从器件都需要自己的片选（/ CS）线。
/ CS 在传输开始时变为低电平（有效），在结束时变为高电平（无效）。 一次只有一个/ CS线路处于活动状态，确保在任何给定时间只有一个从站被选中。 未选中的从器件的 / CS 线保持高电平，使 SDO 线保持高阻态（高阻态），从而不会干扰任何有源器件。

SPI操作特性

1、数据首先传递 MSB（最高位），最后传递 LSB（最低位）
2、数据在SCLK的上升沿锁存
3、数据应在SCLK的下降沿进行转换
4.、SCLK的最大频率是1MHz
5.、SPI读写操作在16个或更多时钟周期（两个或多个字节）内完成。 第一个字节包含SPI地址，下一个字节包含SPI数据。 第一个字节的第一位包含读/写位，并指示读（1）或写（0）操作。
以下7位包含寄存器地址。 在多字节读/写的情况下，数据是两个或多个字节：

6、支持单个或双个 读/写

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