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【STM32F1】——9轴姿态传感器JY901与IIC通信

🕗 发布于 2024-11-14 02:59 stm32  嵌入式硬件  单片机  

【STM32F1】——9轴姿态传感器JY901与IIC通信

一、简介

本篇主要对9轴姿态传感器JY901的调试过程进行总结，实现了以下功能。

  1. IIC通信采集+串口收发：使用STM32F103C8T6的GPIO口模拟IIC，从JY901读取数据，并通过USART1串口发送到PC。

二、JY901介绍

  1. 电压：3.3-5V
  2. 量程：X/Z轴 ±180°， Y轴 ±90°
  3. 通信方式：IIC、UART（默认9600波特率）
  4. 型号区别：JY901S（带温补），JY901B（带气压）
  5. 帧头格式：以角度输出为例，回传数据为11位。格式为：0x55 0x53 RollL RollH PitchL PitchH YawL YawH TL TH SUM
  6. JY901的IIC通信协议：
    1）模块的IIC协议采用寄存器地址访问的方式。每个地址内的数据均为16位数据，寄存器地址和含义详见用户手册。
    2）JY901-IIC的写入：主机向JY901发送开始信号，写入JY901的设备地址dev（即0x50）。再写入目标寄存器的地址reg。随后写入第一个数据的低字节、高字节。当最后一个数据写完后，主机向JY901发送停止信号。
    在这里插入图片描述
    3）JY901-IIC的读取：主机向JY901发送开始信号，写入JY901的设备地址dev（即0x50）。再写入目标寄存器的地址reg。主机再向JY901发送一个读信号(dev<<1)+1。JY901按先低字节，后高字节的顺序输出数据。主机在接收每一个字节后，拉低SDA总线，并向JY901发送应答信号，待接收到length长度的数据后，主机不再反馈应答信号，数据传输停止。主机发送停止信号，结束读取。

三、IIC通信的相关知识点

  1. IIC通信的总线：分为时钟线SCL和信号线SDA，其中：
    1）SCL：由主设备提供时钟信号，用来同步数据传输；
    2）SDA：用来传输数据

  2. IIC的通信协议：
    1）由SCL和SDA通过逻辑电平的配合，产生三种信号，构成基本的时序单元：
    在这里插入图片描述

    ① 开始信号：SCL高电平期间，SDA由高电平变为低电平，意味着总线被占用
    ② 结束信号：SCL高电平期间，SDA由低电平变为高电平，意味着总线空闲
    ③ 应答信号：发送设备每发送完一个字节（8位）后，在第9位释放数据线，由接收设备反馈一个信号。当应答信号为低电平时，表示接收设备成功接收，规定为有效应答ACK；反之为无效应答。

  3. IIC通信的数据传输原则：
    1）先发送高位数据，再发送低位数据（高位先行）
    2）IIC总线进行数据传输时，在SCL=1时，SDA上的不允许由电平变化。只有在SCL=0时，SDA上的电平才可以变化。数据的传输是边沿触发。
    3）当SCL=SDA=1时，总线处于空闲状态。

  4. IIC写操作的通信过程：依靠地址进行通信
    1）主机在IIC总线上发送起始信号，总线上的所有从机等待主机的数据；
    2）主机发送“从机地址+0（代表写数据）”得到8位数据帧，从机检测是否为对应地址，产生应答信号。
    3）主机接收应答信号，向从机发送真正的数据信号。

在这里插入图片描述

  1. IIC读操作的通信过程：
    1）主机在IIC总线上发送起始信号，总线上的所有从机等待主机的数据；
    2）主机发送 “从机地址+1（代表读操作）”组成的8位数据帧，从机检测是否为对应地址，产生应答信号，同时向主机返回8位数据帧，随后等待主机的应答信号；
    3）主机发出应答信号，从机发送数据，直到主机发送非应答信号，从机停止发送

在这里插入图片描述

  1. 模拟IIC和硬件IIC

    1）硬件IIC：对应芯片上的IIC外设，有相应IIC驱动电路。通信较为稳定，但需要直接调用内部寄存器进行配置，编程相对繁琐；
    2）软件IIC：使用GPIO管脚，用软件控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序，通信稳定，编程相对简单；

  2. 注意事项IIC外接上拉电阻：
    1）在使用模拟IIC通信时，需要外接上拉电阻，一般使用4.7kΩ！因为GPIO口一般配置的是开漏输出，这意味着内部电路可以吸收电流，但无法提供电流，即GPIO可以被设置为低电平，但不能被设置为高电平。而上拉电阻可以保证在没有设备驱动时总线SCL和SDA被保持在高电平状态。

    2）这里的GPIO口不能使用推挽输出，因为一个设备输出高电平，一个设备输出低电平时会导致短路烧毁设备。

四、JY901的模拟IIC通信

  1. 接线：
    在这里插入图片描述

  2. 程序简介：使用STM32F103C8T6的GPIO口模拟IIC通信，实现9轴姿态模块JY901数据的读取，并利用USART1发送到PC。

  3. 实现思路：

    1）配置GPIO口，拉高电平进行初始化；
    2）编写模拟IIC通信的子函数；
    3）配置串口USART1，打开发送中断；
    4）IIC读取JY901的数据，通过USART1发送到PC的串口助手。

  4. 代码解析：
    1）模拟IIC对应的GPIO口初始化：

    一定配置成开漏输出！

    void IIC_Init(void)
{
     
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);     
 //配置PB10-SCL PB11-SDL 为开漏输出  刷新频率为10Mhz
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
//应用配置到GPIOB 
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

SDA_OUT();     //sda线输出
IIC_SDA=1;    
IIC_SCL=1;
}

    2）模拟IIC通信的一些子函数：

    #include "sys.h"

#define SDA_IN()  {
       GPIOB->CRL&=0x0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
#define SDA_OUT() {
       GPIOB->CRL&=0x0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}

#define IIC_SCL PBout(10)
#define IIC_SDA PBout(11)

#define READ_SDA PBin(11)

void IIC_Start(void)
{
     
SDA_OUT();
IIC_SDA = 1;
IIC_SCL = 1;
delay_us(5);
IIC_SDA = 0;
delay_us(5);
IIC_SCL = 0;
}

void IIC_Stop(void)
{
     
SDA_OUT</

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_52077466/article/details/143751994

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