三十四、STM32的IIC（软件IIC与MPU6050通讯）
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前言：在嵌入式开发中，MPU6050 是一款非常经典的 6 轴 IMU 传感器（3 轴加速度计 + 3 轴陀螺仪）。本篇文章将带你一步步使用 STM32F103C8T6 通过 软件模拟 IIC 与 MPU6050 进行通信，并将实时数据通过 OLED 显示出来。
完整项目功能
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软件模拟 I2C 完整读写协议
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初始化 MPU6050
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获取加速度与陀螺仪六轴数据
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OLED 实时显示效果
目录
一、接线图
二、MPU6050 原理简析
MPU6050 内部包含：
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3 轴加速度传感器 => 测量线性加速度
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3 轴陀螺仪 => 测量角速度
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内部 DMP 运动处理模块
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I2C 接口通信
常用寄存器：
三、软件模拟 IIC 底层代码
1.写scl引脚电平
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)BitValue); //根据BitValue，设置SCL引脚的电平
Delay_us(10); //延时10us，防止时序频率超过要求
}2.写sda引脚电平
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)BitValue); //根据BitValue，设置SDA引脚的电平，BitValue要实现非0即1的特性
Delay_us(10); //延时10us，防止时序频率超过要求
}3.读sda引脚电平
uint8_t MyI2C_R_SDA(void)
{
uint8_t BitValue;
BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11); //读取SDA电平
Delay_us(10); //延时10us，防止时序频率超过要求
return BitValue; //返回SDA电平
}4.IIC初始化
void MyI2C_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //开启GPIOB的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //将PB10和PB11引脚初始化为开漏输出
/*设置默认电平*/
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11); //设置PB10和PB11引脚初始化后默认为高电平（释放总线状态）
}5.IIC起始
void MyI2C_Start(void)
{
MyI2C_W_SDA(1); //释放SDA，确保SDA为高电平
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，确保SCL为高电平
MyI2C_W_SDA(0); //在SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始信号
MyI2C_W_SCL(0); //起始后把SCL也拉低，即为了占用总线，也为了方便总线时序的拼接
}6.IIC停止
void MyI2C_Stop(void)
{
MyI2C_W_SDA(0); //拉低SDA，确保SDA为低电平
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，使SCL呈现高电平
MyI2C_W_SDA(1); //在SCL高电平期间，释放SDA，产生终止信号
}7.IIC发送一个字节
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < 8; i ++) //循环8次，主机依次发送数据的每一位
{
MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i)); //使用掩码的方式取出Byte的指定一位数据并写入到SDA线
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，从机在SCL高电平期间读取SDA
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL，主机开始发送下一位数据
}
}8.IIC接受一个字节
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{
uint8_t i, Byte = 0x00; //定义接收的数据，并赋初值0x00，此处必须赋初值0x00，后面会用到
MyI2C_W_SDA(1); //接收前，主机先确保释放SDA，避免干扰从机的数据发送
for (i = 0; i < 8; i ++) //循环8次，主机依次接收数据的每一位
{
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，主机机在SCL高电平期间读取SDA
if (MyI2C_R_SDA() == 1){Byte |= (0x80 >> i);} //读取SDA数据，并存储到Byte变量
//当SDA为1时，置变量指定位为1，当SDA为0时，不做处理，指定位为默认的初值0
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL，从机在SCL低电平期间写入SDA
}
return Byte; //返回接收到的一个字节数据
}9.IIC发送应答
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{
MyI2C_W_SDA(AckBit); //主机把应答位数据放到SDA线
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，从机在SCL高电平期间，读取应答位
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL，开始下一个时序模块
}10.IIC接收应答位
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
uint8_t AckBit; //定义应答位变量
MyI2C_W_SDA(1); //接收前，主机先确保释放SDA，避免干扰从机的数据发送
MyI2C_W_SCL(1); //释放SCL，主机机在SCL高电平期间读取SDA
AckBit = MyI2C_R_SDA(); //将应答位存储到变量里
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL，开始下一个时序模块
return AckBit; //返回定义应答位变量
}四、MPU6050 驱动层代码
1.MPU6050写寄存器
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
MyI2C_Start(); //I2C起始
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //发送从机地址，读写位为0，表示即将写入
MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MyI2C_SendByte(RegAddress); //发送寄存器地址
MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MyI2C_SendByte(Data); //发送要写入寄存器的数据
MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MyI2C_Stop(); //I2C终止
}2.MPU6050读寄存器
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
MyI2C_Start(); //I2C起始
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //发送从机地址，读写位为0，表示即将写入
MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MyI2C_SendByte(RegAddress); //发送寄存器地址
MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
MyI2C_Start(); //I2C重复起始
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01); //发送从机地址，读写位为1，表示即将读取
MyI2C_ReceiveAck(); //接收应答
Data = MyI2C_ReceiveByte(); //接收指定寄存器的数据
MyI2C_SendAck(1); //发送应答，给从机非应答，终止从机的数据输出
MyI2C_Stop(); //I2C终止
return Data;
}3.MPU6050初始化
void MPU6050_Init(void)
{
MyI2C_Init(); //先初始化底层的I2C
/*MPU6050寄存器初始化，需要对照MPU6050手册的寄存器描述配置，此处仅配置了部分重要的寄存器*/
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01); //电源管理寄存器1，取消睡眠模式，选择时钟源为X轴陀螺仪
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00); //电源管理寄存器2，保持默认值0，所有轴均不待机
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09); //采样率分频寄存器，配置采样率
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06); //配置寄存器，配置DLPF
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18); //陀螺仪配置寄存器，选择满量程为±2000°/s
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18); //加速度计配置寄存器，选择满量程为±16g
}
4.MPU6050获取ID号
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I); //返回WHO_AM_I寄存器的值
}5.获取数据
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ,
int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{
uint8_t DataH, DataL; //定义数据高8位和低8位的变量
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H); //读取加速度计X轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L); //读取加速度计X轴的低8位数据
*AccX = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H); //读取加速度计Y轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L); //读取加速度计Y轴的低8位数据
*AccY = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H); //读取加速度计Z轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L); //读取加速度计Z轴的低8位数据
*AccZ = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H); //读取陀螺仪X轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L); //读取陀螺仪X轴的低8位数据
*GyroX = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H); //读取陀螺仪Y轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L); //读取陀螺仪Y轴的低8位数据
*GyroY = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H); //读取陀螺仪Z轴的高8位数据
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L); //读取陀螺仪Z轴的低8位数据
*GyroZ = (DataH << 8) | DataL; //数据拼接，通过输出参数返回
}
五、主函数
uint8_t ID; //定义用于存放ID号的变量
int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ; //定义用于存放各个数据的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
MPU6050_Init(); //MPU6050初始化
/*显示ID号*/
OLED_ShowString(1, 1, "ID:"); //显示静态字符串
ID = MPU6050_GetID(); //获取MPU6050的ID号
OLED_ShowHexNum(1, 4, ID, 2); //OLED显示ID号
while (1)
{
MPU6050_GetData(&AX, &AY, &AZ, &GX, &GY, &GZ); //获取MPU6050的数据
OLED_ShowSignedNum(2, 1, AX, 5); //OLED显示数据
OLED_ShowSignedNum(3, 1, AY, 5);
OLED_ShowSignedNum(4, 1, AZ, 5);
OLED_ShowSignedNum(2, 8, GX, 5);
OLED_ShowSignedNum(3, 8, GY, 5);
OLED_ShowSignedNum(4, 8, GZ, 5);
}
}六、OLED 显示效果示例
智能硬件社区聚焦AI智能硬件技术生态，汇聚嵌入式AI、物联网硬件开发者，打造交流分享平台，同步全国赛事资讯、开展 OPC 核心人才招募，助力技术落地与开发者成长。
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