一. 简介
8 x. b. E: H6 R5 E$ c7 kMPU6050是一款六轴陀螺仪，可以通过IIC协议输出三个方向上的加速度和角速度，在平衡车和飞控中较为常见。一般情况下，模块有用的引脚只有四个(其它的不常用)，即VCC，GND，SDA和SCL。操作它的第一步，即编写IIC协议。

' H& {: G1 A, y0 f+ `# w二. IIC协议
作为三大常用协议之一，掌握它是非常有必要的。IIC为主从协议，分为主机和从机。IIC协议要比SPI要简单那么一点,没有像SPI那样还有模式的配置。下面就简单说说IIC协议。
1 E1 U) m1 K6 s6 S2 qSDA： IIC的数据线
SCL：IIC的时钟线
2 d# O( v! T" g3 ], R1 |) H& E0 s
2 J9 p0 r: C4 @" Z7 e1.空闲态: SDA和SCL都为高电平。
2.起始态: 主机将SDA拉低
3.数据传输: 在SCL为低电平的时候，将数据输出，在SCL为高电平的时候，将数据输入。
4.应答态：在SCL为高电平的时候，检测到SDA为低电平。
5.非应答态：在SCL为高电平的时候，检测到SDA为高电平。
; Y/ i. s/ y- d6 L6.停止态：在SCL为高电平的时候，将SDA由低拉高。
6 n" B2 q8 p4 k8 m+ V0 p9 [* x2 |& L, GIIC协议一共可以分为这六种状态，接下来将简要说明如何将这六种状态组成一个完整的IIC协议，来驱动MPU6050。
% V# w- U2 v6 }$ A) x5 v5 L, Y+ z2 K
(1). IIC写
数据输出是以一个byte为单位的，从机地址一般为七位，与读写标志一起组成一个byte。0为写，1为读。
开始 -》 从机地址 + 0 -》 应答 -》发送寄存器地址 -》 应答 -》 写入数据 -》 非应答（应答） -》 停止
+ U$ v' S# n  e  J4 O/ A2 D- x, j$ l
0 d3 h" O* G! \  \/ s
" a3 r9 [* q! P& i: B2 i; W
(2). IIC读
* q+ j% P$ M' A) Y/ v0 PIIC读数据要比IIC写数据要复杂一点，主要是步骤上多了几步，但是状态什么的都完全一样。

  ?6 O4 e& D6 ^0 u开始 -》 从机地址 + 0 -》 应答 -》发送读取寄存器地址 -》 应答 -》开始 -》 从机地址 + 1 -》 读取数据 -》应答 -》 停止
+ P2 O9 E- H! v4 h% O! |
可以看到，只要将这几个状态实现了，按照这个流程就可以很容易实现IIC的读和写。大概的时序图如下。
+ B1 g2 }$ @# h  y8 v4 ~
4 F1 t& Q1 m- e& T

三. 代码实现
根据上面的六个状态，定义出对应的六个函数，对应的只有五个，空闲态忽略，因为经过Stop后，IIC的时钟线和数据线都已经为高了。delay时间需要根据从机所能接受的最大速率来决定，不然的话，会出错，下面就来详细说明这几个函数。
3 {' J* l; _5 K- _6 L

8 z4 }$ u: A, D
(1) MPU6050IICDelay(void)
; h0 X: _! }: Y- c6 v这就不用说明什么了
8 e. U$ F5 K( D$ K1 j! U# M
  ^" E8 u! T! i2 S

1. void MPU6050IICDelay(void)
   
2. {
   4 Y3 s5 B3 v( X
3.     uint16_t i = 250;
   % k6 T9 I5 s* H$ d9 `
4.     while(i--);
   
5. }

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. f# a7 i% j% m  X& T9 B! s(2) MPU6050IICStart(void)
将SDA配置为输出模式。然后将SCL和SDA全部拉高，dealy后，将SDA拉低，就ok了。
+ m8 `( M0 ~6 O" q. G
) _7 ]$ R$ ^. N6 B  f

1. void MPU6050IICStart(void)
   
2. {
   
3.     SetSDAOut();
   3 x, G4 r  i+ p4 D$ u* U) C" R: [
4.     SCLHigh();
   
5.     SDAHigh();
   
6.     MPU6050IICDelay();
     @' F0 Y3 z% V+ u7 L1 V( o! `
7.     SDALow();
   8 I1 m% s( W# J
8.     MPU6050IICDelay();
   
9. }

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# z. \+ n5 T2 b! e- Y4 C  W* D(3) MPU6050IICACK(void)
这里只包含了从机应答。

1. void MPU6050IICACK(void)
   
2. {   
   
3.     SCLLow();
   
4.     MPU6050IICDelay();
   $ u: x% w1 Z) T) E' T
5.     SetSDAIn();
   
6.     MPU6050IICDelay();
   
7.     SCLHigh();
   
8.     MPU6050IICDelay();
   * ]; j7 k! y* T# ^# i
9.     SDARead();
   
10.     MPU6050IICDelay();
    + D" m2 r$ I4 M+ V5 _9 ~
11.     SCLLow();
    2 D2 o9 c3 K# W$ a: l
12. }

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(4) MPU6050IICStop(void)
: W5 [  }2 c) S3 t% q3 E) z; G* C, U停止位这里，需要先将SCL和SDA都拉低，然后先将SCL拉高，后将SDA拉高，

6 m7 G  T- i, X! ^3 T! O

1. void MPU6050IICStop(void)
   / G' A4 T' [& W9 X
2. {
   : d" @' @4 o; {, ?: Y5 B- h
3.     SetSDAOut();
   
4.     MPU6050IICDelay();
   
5.     SCLLow();
   
6.     MPU6050IICDelay();
   
7.     SDALow();
   
8.     MPU6050IICDelay();
   
9.     SCLHigh();
   + L- e  J/ p5 d* l
10.     MPU6050IICDelay();
    ) d4 i5 I3 e8 b" h* Z
11.     SDAHigh();
    
12.     MPU6050IICDelay();
    
13. }

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/ L/ o$ p3 ~7 `3 F+ A) a$ x(5) MPU6050IICWrite(void)

1. void MPU6050IICWrite(uint8_t data)
     x0 @. k- B/ z5 ?) w) e/ j9 j
2. {
   
3.     uint8_t i;
     j* _) ?7 q) W/ j0 X! u' H/ c
4.     SetSDAOut();
   
5.     MPU6050IICDelay();
   
6.     for(i = 0 ; i < 8; i++)
   ! ^: J$ [# v% `+ Q0 b7 Z0 @9 [" z
7.     {
   
8.         SCLLow();
   
9.         MPU6050IICDelay();
   
10.         if(data & 0x80)
    
11.             SDAHigh();
    
12.         else
    
13.             SDALow();
    
14.         data = data << 1;
    
15.         MPU6050IICDelay();
    
16.         SCLHigh();
    & Q# {9 h# v3 U
17.         MPU6050IICDelay();
    
18.     }
    
19. }

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(6) MPU6050IICRead(void)

1. uint8_t MPU6050IICRead(void)
   
2. {
   0 ~. a' I3 }$ ~, }! K
3.     uint8_t i;
   
4.     uint8_t data = 0;
   % T/ P- X7 w5 f6 O* l: b
5.     SetSDAIn();
   
6.     MPU6050IICDelay();
   1 E( n' X4 E9 x. r  i' ~9 H6 Z
7.     for(i = 0;i < 8; i++)
   
8.     {
   
9.         SCLLow();
   : M* O3 @- C6 W& B
10.         MPU6050IICDelay();
    6 I' @3 S- M" S& j% B, l2 R3 o
11.         SCLHigh();
    % S; o1 T, ?$ g3 ^7 D, @! `2 f
12.         MPU6050IICDelay();
      I. n/ R& m5 O
13.         if(SDARead())
    % Q: @, V/ g/ l( w1 h7 Q
14.             data = data | 0x01;
    ! F6 e7 k& j, E# a
15.         else
    * U" O; k8 p) M1 G+ v
16.             data = data | 0x00;
    / L: _3 [& j% Z8 q) y* z0 b" _
17.         data = data << 1;
    
18.         MPU6050IICDelay();
    ' v# \9 A7 s4 @7 V
19.     }
    . O* t/ q3 i6 T7 S, d, d
20.     return data;
    / {" m/ y; A! r' M6 _$ N
21. }

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读写数据，可以搭配时序图来，都是将SCL为低的时候，将数据送出去。在SCL为高的时候，接收数据。
7 Y  f) `3 D) Z2 h, }& u然后将上面的这几个函数依次组合成读写两个函数
4 f# z. r1 ^! r; X
% G! S1 D9 u: V, z9 I( B. Y

这里IIC驱动编写完成。

2 g) T7 f5 W. r; {3 |# l四. MPU6050 初始化
1 y3 d4 T: C% d初始化的实质就是对寄存器进行配置，这就要查看芯片手册，了解每一个寄存器的作用了，以及初始化的时候寄存器配置的顺序。
这里将重要的寄存器列举出来了

1. #define MPU6050Addr     0xD0
   ) }. I" V2 {: Z$ d* A
2. #define ACCEL_XOUT_H    0x3B
   * ~, [1 P" z! O
3. #define ACCEL_XOUT_L    0x3C
   0 U, _! t) [$ e! F# E) M- p
4. #define ACCEL_YOUT_H    0x3D
   
5. #define ACCEL_YOUT_L    0x3E
   
6. #define ACCEL_ZOUT_H    0x3F
   
7. #define ACCEL_ZOUT_L    0x40
   
8. 
   2 V% i1 P9 [3 ~1 B! A' H( X# ?
9. #define GYRO_XOUT_H     0x43
   4 `$ I  N2 K9 Q+ N
10. #define GYRO_XOUT_L     0x44
    2 ^$ a% _' g0 b5 v( h9 b  V
11. #define GYRO_YOUT_H     0x45
    
12. #define GYRO_YOUT_L     0x46
    # y9 M7 e: A0 x3 c7 s, f
13. #define GYRO_ZOUT_H     0x47
    
14. #define GYRO_ZOUT_L     0x48
    - k6 M2 C/ k" F4 {2 Q4 \
15. 
    , q6 W% x( i5 l+ A# }
16. #define PWR_MGMT_1      0x6B
    ' z  H! L9 _( }5 \" h) s
17. #define PWR_MGMT_2      0x6C
    
18. #define SMPLRT_DIV      0x19
    ; F3 x& S- B' h# R
19. #define MPU_CONFIG      0x1A
    
20. #define GYRO_CONFIG     0x1B
    # S0 N. x) b3 t$ Z
21. #define ACCEL_CONFIG    0x1C
    2 C  r/ B8 r" F3 d* |# h0 j
22. 
    
23. #define MPU6050ID       0x75
    

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（1). 初始化

1. /*MPU6050初始化*/
   
2. void MPU6050Init(void)
   
3. {
   
4.     MPU6050GPIOInit();
   
5.     MPU6050IICWriteRegister(MPU6050Addr,PWR_MGMT_1,0x80);
   
6.     rt_thread_mdelay(100);
   
7.     MPU6050IICWriteRegister(MPU6050Addr,PWR_MGMT_1,0x00);
   
8.     MPU6050IICWriteRegister(MPU6050Addr,SMPLRT_DIV,0x00);
   
9.     MPU6050IICWriteRegister(MPU6050Addr,MPU_CONFIG,0x03);
   9 s# M9 |& m# S7 t5 N0 t# \0 C
10.     MPU6050IICWriteRegister(MPU6050Addr,GYRO_CONFIG,0x18);// gyro scale  ：+-2000°/s
    
11.     MPU6050IICWriteRegister(MPU6050Addr,ACCEL_CONFIG,0x10);// Accel scale ：+-8g (65536/16=4096 LSB/g)  
    
12.     MPU6050IICWriteRegister(MPU6050Addr,0x6B,0x01);
    
13. }   

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（2）验证
* w, D7 @* a' G通过读取芯片的ID，可以确定IIC是否有问题。

1. /*读取MPU6050的ID*/
   
2. uint8_t MPU6050GetId(void)
   
3. {
   7 L1 O+ z- S6 L: y. b
4.     return MPU6050IICReadRegister(MPU6050Addr,MPU6050ID);
   
5. }

复制代码

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+ L- c7 ?* z+ c8 ]5 d5 i, W



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