MPU6050开发 -- 进阶之I2C/SPI通信协议
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上一篇基本概念講了一通，大體上對MPU6050有了一個(gè)了解。對于MPU6050開發(fā)來講主要的應(yīng)該就是 I2C/SPI 通信和寄存器控制了吧。
接下來我們繼續(xù)看芯片手冊，簡單了解一下I2C/SPI通信協(xié)議。（S5PV210開發(fā)里再綜合詳講）
I2C 和SPI 都是串行同步通信，同步通信和異步通信區(qū)別是什么？這一點(diǎn)我們剛講過，參看：S5PV210開發(fā) -- 通信
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一、I2C和SPI（僅限MPU-6000）串行接口
MPU-6000 / MPU-6050的內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)器可以使用400 kHz的I2C 或 1MHz的SPI（僅MPU-6000）訪問。 SPI工作在四線模式。
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注意：
為了防止在使用SPI（MPU-6000）時(shí)切換到I2C模式，應(yīng)通過設(shè)置 I2C_IF_DIS 配置位來禁用 I2C 接口。 在等待 6.3節(jié)“寄存器讀/寫啟動(dòng)時(shí)間”指定的時(shí)間后，立即執(zhí)行該位設(shè)置。
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二、I2C接口
I2C是由信號(hào)串行數(shù)據(jù)（SDA）和串行時(shí)鐘（SCL）組成的雙線接口。 一般來說，這些線路是開漏和雙向的。 在廣義的I2C接口實(shí)現(xiàn)中，連接的設(shè)備可以是主設(shè)備或從設(shè)備。 主設(shè)備將從設(shè)備地址放在總線上，并且具有匹配地址的從設(shè)備確認(rèn)主設(shè)備。
系統(tǒng)處理器（MPU-60X0）作為從設(shè)備與主系統(tǒng)處理器進(jìn)行通信。 SDA和SCL線通常需要上拉電阻（4.7k電阻）到VDD。 最大總線速度是400 kHz。
MPU-60X0的從機(jī)地址為 b110100X，長度為7位。 7位地址的LSB位由引腳AD0的邏輯電平?jīng)Q定。 這允許兩個(gè)MPU-60X0 連接到同一個(gè)I2C總線。在此配置中使用時(shí)，其中一個(gè)設(shè)備的地址應(yīng)為b1101000（AD0引腳為邏輯低電平），另一個(gè)的地址應(yīng)為b1101001（AD0引腳為邏輯高電平）。
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PS：講到這里就搞明白了，為什么AD0接地了！！
思考：這里只給出了從機(jī)地址?b110100X，那I2C的讀地址和寫地址是什么呢？
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三、I2C通信協(xié)議
（1）開始（S）和停止（P）條件：
主機(jī)在總線上啟動(dòng) START 條件（S）時(shí)啟動(dòng) I2C 總線通信，總線定義為 SCL 線為高電平（見下圖）時(shí)，SDA 線從高電平變?yōu)榈碗娖健?/strong> 總線被認(rèn)為是繁忙的，直到主機(jī)在總線上放置一個(gè)停止條件（P），在SCL為高電平（見下圖）時(shí)，在SDA線路上定義為從低電平到高電平的跳變。
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此外，如果產(chǎn)生一個(gè)重復(fù)的START（Sr）而不是STOP條件，總線將保持忙碌狀態(tài)。
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（2）數(shù)據(jù)格式/應(yīng)答
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I2C 數(shù)據(jù)字節(jié)定義為8位長。 每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)沒有限制。 傳輸?shù)拿總€(gè)字節(jié)必須跟一個(gè)應(yīng)答（ACK）信號(hào)。 應(yīng)答信號(hào)的時(shí)鐘由主器件產(chǎn)生，而接收器通過下拉 SDA 并在應(yīng)答時(shí)鐘脈沖的高電平期間保持低電平來產(chǎn)生實(shí)際的應(yīng)答信號(hào)。
如果一個(gè)從機(jī)處于繁忙狀態(tài)，并且在某個(gè)其他任務(wù)執(zhí)行之前不能發(fā)送或接收另一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，則它可以保持SCL為低電平，從而強(qiáng)制主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)。 當(dāng)從站準(zhǔn)備好時(shí)，正常的數(shù)據(jù)傳輸恢復(fù)，并釋放時(shí)鐘線（參見下圖）。
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擴(kuò)展：
應(yīng)答信號(hào)的時(shí)鐘由主器件產(chǎn)生，這句話讓我想起先前做 DM368 編碼的時(shí)候出現(xiàn)無應(yīng)答的問題。
參看：DM368開發(fā) -- 編碼并實(shí)時(shí)播放
（3）通信
在開始與起始條件（S）的通信之后，主機(jī)發(fā)送一個(gè)7位從機(jī)地址，然后是第8位（讀/寫位）。 讀/寫位指示主器件是從正在接收數(shù)據(jù)還是正在寫入從器件。 然后，主器件釋放SDA線并等待來自從器件的應(yīng)答信號(hào)（ACK）。 傳輸?shù)拿總€(gè)字節(jié)后面都必須有一個(gè)應(yīng)答位。 為了應(yīng)答，從器件將SDA線拉低并在SCL線的高電平期間保持低電平。
數(shù)據(jù)傳輸始終由具有STOP條件（P）的主機(jī)終止，從而釋放通信線路。 但是，主器件可以產(chǎn)生一個(gè)重復(fù)的起始條件（Sr），并在不首先產(chǎn)生停止條件（P）的情況下尋址另一個(gè)從器件。 SCL為高電平時(shí)，SDA線上的低電平至高電平轉(zhuǎn)換定義停止條件。 除了啟動(dòng)和停止條件之外，所有SDA變化都應(yīng)在SCL低電平時(shí)進(jìn)行。
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翻譯的真亂，簡單點(diǎn)說就是：
數(shù)據(jù)傳輸：SCL為高電平時(shí)，SDA線若保持穩(wěn)定，那么SDA上是在傳輸數(shù)據(jù)bit；若SDA發(fā)生跳變，則用來表示一個(gè)會(huì)話的開始或結(jié)束。應(yīng)答（ADC）為SDA為低電平。
數(shù)據(jù)改變：SCL為低電平時(shí)，SDA線才能改變傳輸?shù)腷it。
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為了寫入內(nèi)部MPU-60X0寄存器，主機(jī)發(fā)送開始條件（S），然后是I2C地址和寫入位（0）。 在第9個(gè)時(shí)鐘周期（時(shí)鐘為高電平），MPU-60X0確認(rèn)傳輸。 然后主機(jī)把寄存器地址（RA）放在總線上。 在MPU-60X0確認(rèn)接收到寄存器地址后，主機(jī)將寄存器數(shù)據(jù)放到總線上。 接著是ACK信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸可以由停止條件（P）結(jié)束。 為了在最后的ACK信號(hào)之后寫入多個(gè)字節(jié)，主機(jī)可以繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)而不是發(fā)送停止信號(hào)。 在這種情況下，MPU-60X0自動(dòng)遞增寄存器地址并將數(shù)據(jù)裝載到適當(dāng)?shù)募拇嫫鳌Ｏ聢D顯示了單字節(jié)和雙字節(jié)寫入序列：
要讀取內(nèi)部MPU-60X0寄存器，主機(jī)將發(fā)送一個(gè)開始條件，然后是I2C地址和寫入位，然后是要讀取的寄存器地址。 主機(jī)收到來自MPU-60X0的ACK信號(hào)后，發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)，隨后是從機(jī)地址和讀取位。 結(jié)果，MPU-60X0發(fā)送一個(gè)ACK信號(hào)和數(shù)據(jù)。 通信以無應(yīng)答（NACK）結(jié)束信號(hào)和來自主機(jī)的停止位。 定義NACK條件，使得SDA線在第9個(gè)時(shí)鐘周期保持高電平。 下圖顯示了單字節(jié)和雙字節(jié)讀取序列。
四、I2C術(shù)語
五、SPI接口（僅限MPU-6000）
SPI 是一個(gè) 4 線同步串行接口，使用兩根控制線和兩根數(shù)據(jù)線。 標(biāo)準(zhǔn)主從SPI操作期間，MPU-6000始終作為從設(shè)備運(yùn)行。
對于主設(shè)備，串行時(shí)鐘輸出（SCLK），串行數(shù)據(jù)輸出（SDO）和串行數(shù)據(jù)輸入（SDI）在從設(shè)備之間共享。 每個(gè)SPI從器件都需要自己的片選（/ CS）線。
/ CS 在傳輸開始時(shí)變?yōu)榈碗娖?#xff08;有效），在結(jié)束時(shí)變?yōu)楦唠娖?#xff08;無效）。 一次只有一個(gè)/ CS線路處于活動(dòng)狀態(tài)，確保在任何給定時(shí)間只有一個(gè)從站被選中。 未選中的從器件的 / CS 線保持高電平，使 SDO 線保持高阻態(tài)（高阻態(tài)），從而不會(huì)干擾任何有源器件。
SPI操作特性
1、數(shù)據(jù)首先傳遞 MSB（最高位），最后傳遞 LSB（最低位）
2、數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿鎖存
3、數(shù)據(jù)應(yīng)在SCLK的下降沿進(jìn)行轉(zhuǎn)換
4.、SCLK的最大頻率是1MHz
5.、SPI讀寫操作在16個(gè)或更多時(shí)鐘周期（兩個(gè)或多個(gè)字節(jié)）內(nèi)完成。 第一個(gè)字節(jié)包含SPI地址，下一個(gè)字節(jié)包含SPI數(shù)據(jù)。 第一個(gè)字節(jié)的第一位包含讀/寫位，并指示讀（1）或?qū)?#xff08;0）操作。
以下7位包含寄存器地址。 在多字節(jié)讀/寫的情況下，數(shù)據(jù)是兩個(gè)或多個(gè)字節(jié)：
6、支持單個(gè)或雙個(gè) 讀/寫
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與50位技術(shù)專家面對面20年技術(shù)見證，附贈(zèng)技術(shù)全景圖總結(jié)
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