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）
• 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）
• 使用同步时序可以极大降低单片机对硬件电路的依赖

硬件电路

• 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
  

任何时候都是主机完全掌握SCL，在空闲状态下，主机可以主动发起对SDA的控制。只有从机在发送数据和从机应答的时候，主机才会把SDA的控制权交给从机。

把SDA和SCL想象成一根杆子，并且让所有人都不能往上拉，只能往下拉或松手，之后我们外置一根弹簧到这根杆子上，输出低电平就往下拽，输出高电平就放手，这是一个弱上拉的高电平，完全不影响数据传输。

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。

起始条件后，第一个字节必须为主机发送。如果主机想发送0，则让拉低SDA到低电平。如果发送1，则放手让SDA回弹到高低电平。在SCL低电平期间，允许改变SDA电平，在SCL高电平期间，不允许改变SDA的电平，并且是从机读取SDA的时候，从机必须尽快读取SDA，一般在上升沿时刻就读取完数据。主机放手SCL一段时间后，继续拉低SCL传输下一位，主机也需要在SCL下降沿之后尽快把数据放在SDA上，但主机掌握着时钟的主导权，所以在低电平的任意时刻把数据放在SDA上即可。

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）。低电平从机放数据，高电平主机读数据。

实线是主机控制部分，虚线是从机控制部分。

发送应答信号：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
接收应答信号：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）

主机释放SDA的时候，从机就应该把SDA拉下来，在SCL高电平期间，主机读取应答位，应答位为0，说明从机确实收到了。

发送应答位目的是告诉从机，是不是要继续发，如果从机发送一个数据后，得到主机的应答，说明要继续发送，如果主机没有应答则从机停止发送，交出SDA的控制权。

I2C时序

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）。

这个数据帧的目的式在指定从机地址1101000的设备，在其内部0x19地址的寄存器下，写入0xAA数据。

在起始条件后，紧跟着的时序必须是发送一个字节的时序，字节的内容必须是从机地址+读写位。从机地址为7位，读写位为1位，加起来正好8位。发送从机地址就是确定通信的对象，发送读写位就是确定接下来是写入还是读出。紧跟着的单元式接受从机的应答位。

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）。

在Sr前面就是指定地址写，后面就是当前地址读。

先起始写入地址，停止，因为写入的地址会存在地址指针里，所以这个地址不会因为时序停止而消失，我们可以再起始，读当前位置，停止。

MPU6050

• 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
• 3轴陀螺仪传感器（Gyroscope）：测量X、Y、Z轴的角速度
• 加速度计具有静态稳定性，不具有动态稳定性

MUP6050参数

• 16位ADC采集传感器的模拟信号，量化范围：-32768~32767
• 加速度计满量程选择：±2、±4、±8、±16（g）（如果测量的物体运动非常剧烈，可以把满量程选择大一些。反之同理）
• 陀螺仪满量程选择： ±250、±500、±1000、±2000（°/sec）（满量程选得越小，测量分辨率越高）
• 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） 1101001（AD0=1）

如果认为0x68是从地址，在发送第一个字节需要把0x68左移一位，再按位或上读写位。  

把0x68左移一位后的数据当作从机地址，左移一位是0xD0。在实际发送第一个字节的时候，如果需要写就直接把0xD0当作第一个字节，如果需要读则把0xD0或0x01，即0xD1当作第一个字节。这种操作方式是读写位融入到从机地址中。0xD0是写地址，0xD1是读地址。

硬件电路

XDA和XCL通常用于外接磁力计或气压计，当接上之后，MPU6050主机接口可以直接访问扩展芯片的数据。

MPU6050框图

Self test（自测模块）：先使能Self test测得X Accel数据，再失能Self test测X Acce数据，测出来的数据两个进行相减，再根据手册里面数据进行对比，看是否在这个区间内，在能正常使用。

Interrupt Status Register（中断状态寄存器）：控制内部事件到中断引脚的输出。

FIFO（先入先出寄存器）：对数据流进行缓存。

Config Registers（配置寄存器）：对内部的各个电路进行配置。

Sensor Registers（传感器寄存器或数据寄存器）：存储各个传感器的数据。

Serial Interface Bypass Mux（接口旁路选择器）：如果拨到上面，辅助的I2C引脚和正常的I2C引脚接在一起，两路总线结合在一起，STM32能控制所有设备。如果拨到下面辅助的I2C引脚就由MPU6050控制，这时STM32是MPU6050大哥，MPU6050是扩展芯片的大哥。