STM32F103C8T6最小系统RT Thread BSP增加I2C外设读取MPU6050模块数据

       初学rt thread, 目标STM32F103C8T6最小系统板通过I2C读取MPU6050的数据，查找了很多文档都没成功。经过摸索需要在系统中增加I2C外设，本文主要描述如何在STM32F103C8T6最小系统BSP的基础上增加I2C外设，实现读取MPU6050的数据。

0、环境说明

• 开发环境：keil MDK V5.25.1.0
• 硬件平台：自己设计的，基于STM32F103C8T6最小系统板
• Env工具：env_released_1.1.2
• RT-Thread版本: 4.0.2

1、硬件及连线：

1.1硬件：

自己设计的两轮平衡车主板（大都用现成模块，就是把模块组合起来而已）。采用常见的STM32F103C8T6最小系统板 + MPU6050模块（如下图）：

1.2连线

硬件连线如下，使用STM32F103C8T6最小系统的I2C1（PB8,PB9）分别连接MPU6050模块的SCL，SDA引脚。

 

2、STM32F103C8T6最小系统BSP增加I2C外设

事实上已经基于这套硬件，采用HAL实现了MPU6050数据的读取，硬件工作正常的。本节先验证rt thread的STM32F103C8T6最小系统BSP能否正常跑起来。后续增加I2C的工作都是以这个为基础。

2.1 下载rt thread

请参考rt thread文档，不赘述。此处下载的rt thread版本是4.0.2

2.2 生成发布工程

上一步骤下载rt thread版本是master版本的源码，个人不习惯直接进入源码目录做改动，因此先生成一个发布工程，搭建好项目框架，生成项目开发目录结构（RT-Thread 源码位于项目文件夹内，而不是 BSP 的上两级），此时生成的发布工程，可以随意拷贝到任何目录下运行，它是包含rt thread及选定BSP底层驱动包的一个完整包。

进入bsp\stm32\stm32f103-mini-system目录，在env下执行：

$ scons --dist

 

   命令执行后，在当前目录下会创建一个名为dist的目录，dist目录中有一个压缩文件和一个文件夹，他们的内容是完全一样的。

 

将stm32f103-mini-system文件夹COPY到其他地方，比如直接COPY到F:\下。后续操作均在F:\ stm32f103-mini-system文件夹下操作。Rt thread源码目录不做其它任何改动。

2.3 验证基本BSP

进入F:\ stm32f103-mini-system文件夹，双击project.uvprojx打开项目。进入魔术棒 Debug选项，选择ST-Link Debugger

 

进入setting 设置 Flash Download 选中 Reset and Run 

 

编译下载，正常的话STM32F103C8T6最小系统绿色的灯（连接在PC13）会闪烁（见1.1节图）。

该BSP默认将调试信息通过USART1输出：

 

至此，rt thread的STM32F103C8T6最小系统BSP能正常跑起来，工作正常。从设备使用看，该BSP使用了UART1，PIN两种设备

2.4 在BSP中增加I2C外设

     stm32f103-mini-system这个版本的BSP所支持的外设如下图所示，并不支持I2C，而MPU6050需要使用I2C。因此首先需要在BSP中增加I2C外设。

    

增加I2C外设，可参考下面这个官方文档：https://github.com/RT-Thread/rt-thread/blob/master/bsp/stm32/docs/STM32%E7%B3%BB%E5%88%97%E5%A4%96%E8%AE%BE%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E6%8C%87%E5%8D%97.md

  这个文档的范例是基于CubeMX增加外设的，在文档5.2节有如下描述：

由于I2C采用的是端口模拟的方式，并未采用硬件I2C，因此增加I2C外设不必按指导文档中说明的采用CubeMX方式配置。上表中“依赖PIN驱动，无需任何操作” 是指无需CubeMX中任何操作。其实要增加I2C还是要一系列操作的(千万别被“无需任何操作”误导！！！):

打开F:\stm32f103-mini-system\board目录下的Kconfig 文件，在其中增加如下红色框中的代码。

这段代码中的参数说明如下：

1）BSP_USING_I2C1  --- 其中的I2C1根据硬件连接决定，硬件连接到I2CX，则此处写I2CX。根据1.2节设计，我们采用的是I2C1

2）comment "Notice: PB8 --> 24; PB9 --> 25"  --- 此处根据 1）中选择的I2CX设置其对应引脚。比如此处我的板子使用I2C1，采用的是PB8, PB9（不是默认的PB6, PB7）。对应的24，25 序号是rt thread对芯片引脚的一种编码方式，可在drv_gpio.c中查找，如下图显示PB8（I2C1_SCL）,PB9（I2C1_SDA）分别对应引脚编号为24，25

     修改完成后保存Kconfig文件。查看一下现在项目中的文档，如下图红框内，可发现没任何有关I2C的文件。继续后面的操作，会发现一些变化。

2.5 在BSP使能I2C外设

上一步我们修改了F:\stm32f103-mini-system\board\Kconfig文件，接下来要使能I2C外设

On-Chip Peripheral Drivers中使能I2C1

进入F:\stm32f103-mini-system目录，在env中打开menuconfig，可以发现在

Hardware Drivers Config --->On-Chip Peripheral Drivers 下新增了I2C1 BUS选项，如下图

选中Enable I2C1 BUS(software simulation), 按回车会出现下图的详细说明（其实就是在Kconfig中配置的哦）

RT Thread Components--->Device Drivers 中选中Using I2C device drivers, 同时 选中 Use GPIO to simulate I2C

menuconfig修改后注意save，然后重新生成工程，执行如下两个命令

再次打开工程项目，进入bsp\stm32\stm32f103-mini-system目录，打开project.uvprojx 文件。可以发现已经新增了如下红框中与I2C相关的文件

编译一下项目，此时在Applications下会出现很多.h文件，如下图

打开rtconfig.h文件，检查是否已经包含红框中I2C相关的代码

进入魔术棒 Debug选项，选择ST-Link Debugger，再次编译下载。查看串口输出，可以欣喜的发现I2C1 已经成功加入到device列表中。

3、STM32F103C8T6最小系统I2C读取数据

读取MPU6050数据部分的程序，直接参考《应用笔记：RT-Thread I2C设备应用指南》，

链接https://www.rt-thread.org/qa/thread-6982-1-1.html

将链接中的drv_mpu6050.h, drv_mpu6050.c两个文件添加进项目，如下图：

在drv_mpu6050.c 中修改如下两处：

其中 #define MPU6050_ADDR  0X68 需要根据硬件设计来确定地址，按1.2节硬件连线，地址为0X68

#define MPU6050_I2CBUS_NAME  "i2c1"     其中的I2C1就是我们在BSP中增加的I2C设备，特别注意名称与BSP中增加的一致.

然后将main.c改为如下代码：

#include 
#include 

#include "drv_mpu6050.h"

void mpu6050_thread_entry(void *parameter)
{
    rt_int16_t temp;        //温度
    rt_int16_t gx,gy,gz;    //三轴加速度
    rt_int16_t ax,ay,az;    //三轴角速度
    
    rt_err_t ret;
    
    while(1)
    {
        ret = mpu6050_temperature_get(&temp);
        if (ret != RT_EOK)
        {
            rt_kprintf("mpu6050 : get temperature error\r\n");
        }            
        ret = mpu6050_accelerometer_get(&ax, &ay, &az);
        if (ret != RT_EOK)
        {
            rt_kprintf("mpu6050 : get acc error\r\n");
        } 
        ret = mpu6050_gyroscope_get(&gx, &gy, &gz);
        if (ret != RT_EOK)
        {
            rt_kprintf("mpu6050 : get gyro error\r\n");
        } 
        if (ret == RT_EOK)
        {
            rt_kprintf("mpu6050: temperature=%-6d gx=%-6d gy=%-6d gz=%-6d ax=%-6d ay=%-6d az=%-6d\r\n",temp/100,gx,gy,gz,ax,ay,az);
        }
        rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(1000));    
    }
}

int main(void)
{ 
    rt_thread_t tid;
    
    tid = rt_thread_create("mpu6050", 
                            mpu6050_thread_entry,
                            RT_NULL,
                            1024,
                            24,
                            20);
    if (tid == RT_NULL)
    {
        return -RT_ERROR;
    }
    
    rt_thread_startup(tid);
    
    return RT_EOK;
}

重新编译，下载。程序可正常运行，可以读出MPU6050数据。倾斜电路板，数据有变化。