STM32f401的硬件I2C

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强仔00001 发布时间：2014-7-21 22:48

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   这两个星期都在调试stm32f4的硬件i2c，在这过程中遇到了各种蛋疼的问题，经过参考大量的例程和资料，今天终于把硬件的I2C调通了，我使用定时器3开10ms的中断，然后再10ms的中断里读取GY86的MPU6050和HMC5883L的数据，再经经过4元数法算出3个角。有人说stm32的I2C用起来很难，但其实也不是很难的，我就是直接用官方的库函数实现的。下面来直入主题。
硬件平台： UNCLEO-F401RE

首先是I2C的IO和I2C的配置的配置，这个至关重要，一旦初始化不正确，I2C就会出现各种状况。
下面贴上代码：
void I2C_Congiguration(void)
{
         /****IO口的配置*******/
         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

         RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB | RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);

         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);

         GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_I2C1);
         GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_I2C1);

         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; //GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7
         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
         GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);


         /* I2C1 的配置 */
         I2C_DeInit(I2C1);
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
// I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
// I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0xd0;
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = I2C_Speed;

/*使能 I2C1 */
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);

/* I2C1 初始化*/
I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);

         允许1字节1应答模式*/
         I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);

}

}

在用stm32F4的库函数前，我要补充一下stm32F1与stm32F4的区别。
第一个，在F 1 里边你可以使用这样的方式配置时钟复用
R C C _ A P B 2 P e r i p h C l o c k C m d ( R C C _ A P B 2 P e r i p h _ G P I O A | R C C _ A P B 2 P e r i p h _ G P I O B | R C C _ A P B 2 P e r i p h _ A F I O | R C C _ A P B 2 P e r i p h _ U S A R T 1 , E N A B L E ) ; / /
打开复用时
但是。。。在F 4 里边这个就不管用了。因为F 4 的变了，以前的那些变量不再爱你了。库里边根本就没有了这个变量R C C _ A P B 2 P e r i p h _ A F I O
第二，G P I O 的输入输出模式也变了。这样的用法：G P I O _ I n i t S t r u c t u r e . G P I O _ M o d e = G P I O _ M o d e _ I N _ F L O A T I N G ; 。已经不行了。原因同上，
G P I O _ M o d e _ I N _ F L O A T I N G 这种模式已经不存在了。
在F 4 的库里边只有这个模式：G P I O _ M o d e _ A F 。所有使用复用功能的引脚都应设置成这种模式。
这样比F 1 方便多了。你不用考虑这个引脚应该设置成浮空输入还是推挽输出. . . . 因为引脚设置错误基本可以消失。
}
引脚的复用功能要用GPIO_PinAFConfig（）；这个函数了。配置完这些后，就是I2C的协议程序了。代码我就不贴上了，大家就下载附件来看吧。
然后就是定时器的配置；代码如下：
void TIM_Init()
{
         TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

    //Tim_Nvic_Init();

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);      //    TIM3 clock enable

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 99;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);



                   TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update, ENABLE);

    /* TIM3 enable counter */
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
                   TIM_ClearFlag(TIM3,TIM_FLAG_Update);

}

我这个板子使用外部晶振的，我用的是12M，经过PLL后得出72M的时钟频率。
void Sysclock_Init()
{

RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);                      /* 使能HSE                       */
while ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) == 0);                   /* 等待HSE               */

RCC->CFGR = RCC_CFGR_SW_HSE;
         while ((RCC->CFGR & RCC_CFGR_SWS) != RCC_CFGR_SWS_HSE);

         FLASH->ACR = FLASH_ACR_PRFTEN;                           /* Enable Prefetch Buffer            */
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_ICEN;                             /* Instruction cache enable          */
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_DCEN;                             /* Data cache enable                 */
FLASH->ACR |= FLASH_ACR_LATENCY_5WS;

         RCC->CFGR |= RCC_CFGR_HPRE_DIV1;                          /* HCLK = SYSCLK                     */
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;                         /* APB1 = HCLK                     */
RCC->CFGR |= RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

         RCC->CR &= ~RCC_CR_PLLON;

RCC-&gt

LLCFGR = ( 20ul                   |                 /* PLL_M = 20                       */
                 (240ul CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL;

while ((RCC->CFGR & RCC_CFGR_SWS) != RCC_CFGR_SWS_PLL);

}

关于系统时钟的设置可以参考stm32f401参考手册第99页。
计算的公式是： SystemCoreClock = （HSx*（PLL_N/PLL_M））/PLL_P;
如下图：
系统时钟配置1.png

HSx可以选择外部高速晶振HSE和内部高速震荡器HSI，注意内部的高速震荡器是16M的，这个是经过本人用定时器开PWM算出来是正确的，注意系统时钟不能设得太高，否则就会起不了振的。
顺便说一下PLL_Q是用来给USB等外设的。
这一PLL_N和PLL_M,PLL_Q是有范围的，如手册就表明了范围了。
系统时钟配置.png

如果你没有外部晶振，就把上面的HSE全都替换成HSI ，这是你就要注意是按16M来算的了。如果你用多少M的外部晶振，要修改头文件里的HSE_VALUE的数值，头文件是默认25M的，我外部是12M的，所以就改成#define HSE_VALUE ((uint32_t)12000000)；
系统时钟配置2.png

说了这么多，现在说回时钟的配置吧。
设置完时钟后，就要设置中断的优先级了。
void Tim_Nvic_Init(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

    /* Enable the TIM3 gloabal Interrupt */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
当中断多的时候，这里就有很大的学问了，想了解的可以上去百度或google一下。我这里就不多说了。
中断的里的程序：
void TIM3_IRQHandler(void)
{
         if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) != RESET)
         {
                   TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
                   Read_Filter_MPU6050();
                   //Read_HMC5883L();
                   Get_Attitude();
                   //ACC_ANGLE();
         }
}
关键的主程序部分了
int main()
{


         uint8_t counter;
         short value;
         Sysclock_Init();
         Tim_Nvic_Init();
         delay_init(72);
         I2C_Congiguration();
MPU6050_Init();
         HMC5883L_Init();

         TIM_Init();
         while (1)
         {
         }

}
注意时钟的配置要放到最后，否则会影响I2C会卡死的
现在已经运行了3个小时一起良好：
这是我用示波器下看的I2C时序