STM32标准库I2C协议与MPU6050-1

简介: STM32标准库I2C协议与MPU6050

一、I2C协议

1.I2C通信

2.硬件电路

3.I2C时序单元

(1)起始和终止


(2)发送字节

(3)接收字节

(4)发送应答和接收应答


4.I2C时序

(1)指定地址写


  • 在这里上面的线是SCL,下面的线是SDA空闲状态都是高电平,然后主机需要给从机写入数据的时候,首先SCL高电平期间,拉低SDA产生起始条件,在起始条件之后,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,正好从机地址是7位,读写位是1位,加起来是一个字节8位,发送从机地址,就是确定通信的对象,发送读写位,就是确认我接下来是要写入还是要读出,具体发送的时候呢,在这里低电平期间SDA变换数据,高电平期间从机读取SDA,这里我用绿色的线来标明了从机读到的数据,比如这样的波形,那从机收到的第一位就是高电平1,然后SCL低电平期间主机继续变换数据,因为第二位还是1,所以这里SDA电平并没有变换,然后SCL高电平,从机读到第二位是1,之后继续低电平变换数据,高电平读取数据,第三位就是0,这样持续8次就发送了一个字节数据,其中这个数据的定义:高7位表示从机地址,比如这个波形下,主机寻找的统计地址就是1101000,这个就是MPU6050的地址,然后最低位表示读写位,0表示之后的时序主机要进行写入操作,1表示之后的时序主机要进行读出操作,这里是0,说明之后我们要进行写入操作,那目前主机是发生了一个字节,字节内容转化为16进制,高位先行就是0xD0 ,然后根据协议规定,紧跟着的单元就得是接收从机的应答位(Receive Ack(RA)),在这个时刻主机要释放SDA,释放SDA之后引脚电平回弹到高电平,.但是根据协议规定,从机要在这个位拉低SDA,所以单看从机的波形,该应答的时候从机立刻拽住SDA,然后应答结束之后,从机再放开SDA,那现在综合两者的波形,结合线与的特性,在主机释放SDA之后,由于SDA也被从机拽住了,所以主机松手后,SDA并没有回弹高电平。
  • 应答结束后,我们要继续发送一个字节,同样的时序再来一遍,第二个字节就可以送到指定设备的内部来,从机设备可以自己定义第二个字节和后续字节的用途,一般第二个字节可以是寄存器地址,或者是指令控制字等,比如MPU16050定义的第二个字节就是寄存器地址,比如AD转换器,第二个字节可能就是指令控制字,比如存储器,第二个字节可能就是存储器地址,那图示这里主机发送这样一个波形,我们一一判定,数据为00011001,即主机向从机发送了0x19 这个数据,第一部分解读的前七位出来的是MPU6050,在MPU6050 里,就表示我要操作你0x19地址下的寄存器了,接着同样是从机应答,主机释放SDA,从机拽住SDA,SDA表现为低电平,主机收到应答位为0,表示收到了从机的应答,然后继续同样的流程。
  • 再来一遍,主机再发送一个字节,这个字节就是主机想要写入到0x19地址下寄存器的内容了,比如这里发送了0xAA的波形,就表示我在0x19地址下写入0xAA,最后是接收应答位,如果主机不需要继续传输了,就可以产生停止条件,在停止条件之前先拉低SDA,为后续SDA的上升沿做准备,然后释放SCL,再释放SDA,这样就产生了SCL高电平期间SDA的上升沿,这样一个完整的数据帧就拼接完成了,那套用上面这句话呢,这个数据帧的目的,就是对于指定从机地址为1001000的设备,在其内部0x19地址下的寄存器中,写入0xAA这个数据。

(2)当前地址读

如果主机想要读取从机的数据,就可以执行这个时序,那最开始还是SCL高电平期间,拉低SDA产生起始条件,起始条件开始后,主机必须首先调用发送一个字节,来进行从机的寻址和指定读写标志位,比如图示的波形,表示本次寻址的目标是1101000的设备,同时最后一位读写标志为1,表示主机接下来想要读取数据,紧跟着发送一个字节之后接收一下从机应答位,从机应答为0代表从机收到了第一个字节,在从机应答之后,从这里开始数据的传输方向就要反过来了,因为刚才主机发出了读的命令,所以这之后主机就不能继续发送了,要把SDA的控制权交给从机,主机调用接收一个字节的时序进行接收操作,然后在这一块从机就得到了主机的允许,可以在SCL低电平之间写入SDA,然后主机在SCL高电平期间读取SDA,那最终主机在SCL高电平期间,依次读取8位,就接收到了从机发送的一个字节数据,00001111,也就是0x0f,那现在问题就来了,这个0x0f是从机哪个寄存器的数据呢,我们看到在读的时序中,I2C协议的规定是,主机进行寻址时,一旦读写标志位给1了,下一个字节就要立马转为读的时序,所以主机还来不及指定,我想要读哪个寄存器就得开始接收了,所以这里就没有指定地址这个环节,那主机并没有指定寄存器的地址,从机到底该发哪个寄存器的数据呢,这需要用到我们上面说的当前地址指针了,在从机中,所有的寄存器被分配到了一个线性区域中,并且会有个单独的指针变量,指示着其中一个寄存器,这个指针上电默认一般指向0地址,并且每写入一个字节和读出一个字节后,这个指针就会自动自增一次,移动到下一个位置,主机没有指定要读哪个地址,从机就会返回当前指针指向的寄存器的值,那假设我刚刚调用了这个指定地址写的时序,在0x19 的位置写出了0xAA,那么指针就会加1移动到0x1A(0x19+1=0x1A)的位置,我再调用这个当前地址读的时序,返回的就是0x1A地址下的值,如果再调用一次,返回的就是0x1B地址下的值,以此类推,这就是当前地址读时序的操作逻辑,由于当前地址读并不能指定读的地址,所以这个时序用的不是很多。


(3)指定地址读

首先最开始仍然是启动条件,然后发送一个字节进行寻址,这里指定从机地址是1101000,读写标志位是0,代表我要进行写的操作,经过从机应答之后,再发送一个字节,第二个字节用来指定地址,这个数据就写入到了从机的地址指针里了,也就是说从机接收到这个数据之后,它的寄存器指针就指向了0x19 这个位置,之后我们要写入的数据,不给他发,而是直接再来个起始条件,这个Sr的意思就是重复起始条件,相当于另起一个时序,因为指定读写标志位,只能是跟着起始条件的第一个字节,所以如果想切换读写方向,只能再来个起始条件,然后起始条件后重新寻址并且指定读写标志位,此时读写标志位是1代表我要开始读了,接着主机接收一个字节,这个字节是不是就是0x19 地址下的数据,这就是指定地址读,你也可以再加一个停止条件,这样也行哈,这样的话就是两个完整的时序了,先起始写入地址停止,因为写入的地址会存在地址指针里面,所以这个地址并不会因为时序的停止而消失,我们就可以再提示读当前位置停止,这样两条时序也可以完成任务,但是I2C协议官方规定的复合格式是一整个数据帧,就是先起始再重复起始再停止,相当于把两条时序拼接成一条。


二、MPU6050介绍

1.简介

2.参数


芯片进行I2C通信的从机地址,这个可以在手册里查到,当AD0等于0,地址为1001000,当AD0等于1时,地址为1001001,AD0就是板子引出来的一个引脚,可以调节I2C从机地址的最低位,这里地址是七位的。 如果像这样用二进制来表示的话,一般没啥问题,如果在程序中用16进制表示的话,一般会有两种表示方式,以这个1001000的地址为例,第一种就是单纯的把这七位的二进制转化为16进制,这里1001000低4位和高3位切开转换,16进制就是0x68(100 1000前面补了个0) ,所以有的地方就说MPU6050的从机地址是0x68 ,然后我们看一下之前I2C通信的时序,这里第一个字节的高7位是从机地址,最低位是读写位,所以如果你认为0x68是从机地址的话,在发送第一个字节时,要先把0x68 左移一位,再按位或上读写位,读1写0,这是认为从机地址是0x68 的操作,当然目前还有另一种常见的表示方式,就是把0x68 左移移位后的数据当做从机地址,0x68 左移1位之后是0xD0 ,那这样MPU6050的从机地址就是0xD0 ,这时在实际发送第一个字节时,如果你要写,就直接把0xD0 当做第一个字节;如果你要读就把0xd0或上0x01 即0xD1当做第一个字节,这种表示方式就不需要进行左移的操作了,或者说这种表示方式是把读写位也融入到了从机地址里来,0xD0 是写地址,0xD1是读地址,这样表示的,所以你之后看到有地方说0xD0是MPU6050的从机地址,那它就是融入了读写位的从机地址,如果你看到有地方说0x68是MPU6050的从机地址,这也不要奇怪,这种方式就是直接把7位地址转换16进制得到的,在实际发送第一个字节时,不要忘了先左移一位,再或上读写位,这是两种统计地址的表示方式。


3.硬件电路


  1. 左上角是一个LDO低压差线性稳压器,这部分是供电的逻辑,手册里介绍这个MPU6050 芯片的VDD供电是2.375~3.46V属于3.3V供电的设备,不能直接接5V,所以为了扩大供电范围,这个模块的设计者就加了个3.3V的稳压器,输入端电压vcc_5v可以在3.3v到5v之间,然后经过3.3伏的稳压器输出稳定的3.3伏电压给芯片端供电,然后这一块是电源指示灯,只要3.3v端有电,电源指示灯就会亮。
  2. 左下角是一个八针的排针,有VCC和GND这两个引脚是电源供电,然后SCL和SDA这两个引脚是I2C通信的引脚,在这里可以看到,SCL和SDA模块已经内置了两个4.7k的上拉电阻了,所以在我们接线的时候,直接把SCL和SDA接在GPIO口就行了,不需要再在外面另外接上拉电阻了,接着下面有XCL和XDA这两个是芯片里面的主机I2C通信引脚,设计这两个引脚是为了扩展芯片功能,之前我们说过,MPU6050是一个六轴姿态传感器,这是九轴姿态传感器多出的磁力计的作用,另外如果你要制作无人机,需要定高飞行,这时候就还需要增加气压计,扩展为十轴提供一个高度信息的稳定参考,所以根据项目要求啊,这个六轴传感器可能不够用,需要进行扩展,那这个时候这个XCL和XDA就可以起作用了,XCL和XDA通常就是用于外接磁力计或者气压计,当接上磁力计或气压计之后,MPU6050的主机接口可以直接访问这些扩展芯片的数据,把这些扩展芯片的数据读取到MPU6050 里面,在MPU6050 里面会有DMP单元进行数据融合和姿态解算,如果你不需要按MPU6050 的解算功能的话,也可以把这个磁力计或者气压计直接挂载在XCL和XDA这条总线上,因为I2C本来就可以挂载多设备,所以把多个设备都挂载在一起也是没问题的。下面AD0引脚,这个之前说过,他是从机地址的最低位,接低电平的话七位从机地址就是1001000,接高电平的话七位从机地址就是1001001,这里电路中可以看到有一个电阻默认弱下拉到低电平了,所以引脚悬空的话就是低电平,如果想接高电平,就可以把AD0直接引到VCC,强上拉至高电平。最后一个引脚是INT,也就是中断输出引脚,可以配置芯片内部的一些事件来触发中断引脚的输出,比如数据准备好了、I2C主机错误等,另外芯片内部还内置了一些实用的小功能、比如自由落体检测、运动检测、零运动检测等,这些信号都可以触发INT引脚产生电平跳变,需要的话可以进行中断信号的配置,但如果不要的话,那也可以不配置这个引脚。


4.框图



  • 左上角是时钟系统,有时钟输入脚和输出脚,不过我们一般使用内部时钟,硬件电路这里CLKIN直接接了地,CLKOUT没有引出所以这部分不需要过多关心,然后下面这些灰色的部分就是芯片内部的传感器,包括x y z轴的陀螺仪陀螺仪,另外这个芯片还内置了一个温度传感器,你要是想用它来测量温度也是没问题的,那这么多传感器本质上也都相当于可变电阻,通过分压后输出模拟电压,然后通过ADC进行模数转换,转化完成之后呢,这些传感器的数据统一都放到数据寄存器中,我们读取数据寄存器就能得到传感器测量的值了,这个芯片内部的转换都是全自动进行的,就类似我们之前学的AD连续转换加DMA转运,每个ADC输出,对应16位的数据寄存器,不存在数据覆盖的问题,我们配置好转换频率之后,每个数据就自动以我们设置的频率刷新到数据寄存器,我们需要数据的时候直接来读就行。
  • 接着每个传感器都有个自测单元self test,这部分是用来验证芯片好坏的,当启动自测后,芯片内部就会模拟一个外力施加在传感器上,这个外力导致传感器数据会比平时大一些,那如何进行自测呢,我们可以先使能自测读取数据,再失能自测读取数据,两个数据相减得到的数据叫自测响应,芯片手册里给出了一个范围,如果自测响应在这个范围内就说明芯片没问题,如果不在就说明芯片可能坏了,使用的时候就要小心点,这个是自测的功能。
  • 右边这一大块就是寄存器和通信接口部分了,中断状态寄存器可以控制内部的哪些事件到中断引脚的输出,FIFO是先入先出寄存器,可以对数据流进行缓存,我们本节暂时不用,配置寄存器,可以对内部的各个电路进行配置,传感器寄存器也就是数据寄存器,存储在各个传感器的数据,工厂校准这个意思就是内部的传感器都进行了校准我们不用了解,然后右边这个数字运动处理器简称DMP,还是芯片内部自带的一个姿态解算的硬件算法,配合官方的DMP库可以进行姿态解算,因为姿态解算还是比较难的,而且算法也很复杂,所以如果使用了内部的DMP进行姿态解算,姿态解算就会方便一些,暂时不涉及,这个FSYNC是帧同步,我们用不到,最后上面这块就是通信接口部分,上面一部分就是从机的I2C和SPI通信接口,用于和STM32通信,下面这一部分是主机的I2C通信接口,用于和MPU6050扩展的设备进行通信,这里有个接口旁路选择器(MUX)就是一个开关,如果拨到上面,辅助的I2C引脚就和正常的I2C引脚接到一起,这样两路总线就合在一起了,STM32可以控制所有设备,这时STM32就是大哥MPU6050和这个扩展设备都是stm32的小弟,如果拨到下面,辅助的I2C引脚就由mpu6050控制,两条I2C总线独立分开,这时STM32是MPU6050的大哥,MPU6050又是扩展设备的大哥。


三、软件I2C读写MPU6050

面包板接线:

代码示例:

MyI2C.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
 
/*引脚配置层*/
 
/**
  * 函    数:I2C写SCL引脚电平
  * 参    数:BitValue 协议层传入的当前需要写入SCL的电平,范围0~1
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数需要用户实现内容,当BitValue为0时,需要置SCL为低电平,当BitValue为1时,需要置SCL为高电平
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:I2C写SDA引脚电平
  * 参    数:BitValue 协议层传入的当前需要写入SDA的电平,范围0~0xFF
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数需要用户实现内容,当BitValue为0时,需要置SDA为低电平,当BitValue非0时,需要置SDA为高电平
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:I2C读SDA引脚电平
  * 参    数:无
  * 返 回 值:协议层需要得到的当前SDA的电平,范围0~1
  * 注意事项:此函数需要用户实现内容,当前SDA为低电平时,返回0,当前SDA为高电平时,返回1
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:I2C初始化
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数需要用户实现内容,实现SCL和SDA引脚的初始化
  */
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)
}
 
/*协议层*/
 
/**
  * 函    数:I2C起始
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:I2C终止
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:I2C发送一个字节
  * 参    数:Byte 要发送的一个字节数据,范围:0x00~0xFF
  * 返 回 值:无
  */
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
  }
}
 
/**
  * 函    数:I2C接收一个字节
  * 参    数:无
  * 返 回 值:接收到的一个字节数据,范围:0x00~0xFF
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:I2C发送应答位
  * 参    数:Byte 要发送的应答位,范围:0~1,0表示应答,1表示非应答
  * 返 回 值:无
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:I2C接收应答位
  * 参    数:无
  * 返 回 值:接收到的应答位,范围:0~1,0表示应答,1表示非应答
  */
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
}


MyI2C.h

#ifndef __MYI2C_H
#define __MYI2C_H
 
void MyI2C_Init(void);
void MyI2C_Start(void);
void MyI2C_Stop(void);
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte);
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void);
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit);
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void);
 
#endif

MPU6050.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyI2C.h"
#include "MPU6050_Reg.h"
 
#define MPU6050_ADDRESS   0xD0    //MPU6050的I2C从机地址
 
/**
  * 函    数:MPU6050写寄存器
  * 参    数:RegAddress 寄存器地址,范围:参考MPU6050手册的寄存器描述
  * 参    数:Data 要写入寄存器的数据,范围:0x00~0xFF
  * 返 回 值:无
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:MPU6050读寄存器
  * 参    数:RegAddress 寄存器地址,范围:参考MPU6050手册的寄存器描述
  * 返 回 值:读取寄存器的数据,范围:0x00~0xFF
  */
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;
}
 
/**
  * 函    数:MPU6050初始化
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  */
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
}
 
/**
  * 函    数:MPU6050获取ID号
  * 参    数:无
  * 返 回 值:MPU6050的ID号
  */
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
  return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);   //返回WHO_AM_I寄存器的值
}
 
/**
  * 函    数:MPU6050获取数据
  * 参    数:AccX AccY AccZ 加速度计X、Y、Z轴的数据,使用输出参数的形式返回,范围:-32768~32767
  * 参    数:GyroX GyroY GyroZ 陀螺仪X、Y、Z轴的数据,使用输出参数的形式返回,范围:-32768~32767
  * 返 回 值:无
  */
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
}

MPU6050.h

#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H
 
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data);
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress);
 
void MPU6050_Init(void);
uint8_t MPU6050_GetID(void);
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, 
            int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ);
 
#endif


main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MPU6050.h"
 
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);
  }
}


STM32标准库I2C协议与MPU6050-2

https://developer.aliyun.com/article/1508410

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