一、MPU6050模塊

MPU6050又叫六軸運動傳感器，集成了三軸加速度計和三軸陀螺儀。它通常用于運動檢測和姿態(tài)估計等應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于機器人、無人機、游戲控制器、智能手環(huán)等領(lǐng)域。以下是關(guān)于MPU6050的詳細介紹。

主要特點

六軸傳感器: MPU6050包含三軸加速度計和三軸陀螺儀，能夠檢測物體的加速度和角速度。

I2C通信: MPU6050使用I2C接口進行數(shù)據(jù)傳輸，與微控制器的連接非常簡單。

內(nèi)置溫度傳感器: 此模塊內(nèi)置溫度傳感器，可以在一些應(yīng)用中提供環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。

小巧輕便: MPU6050體積小、重量輕，非常適合需要較小空間和低重量的應(yīng)用。

可編程量程: 允許用戶根據(jù)需求配置加速度計和陀螺儀的靈敏度，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

驅(qū)動方式介紹

復(fù)位MPU6050，讓MPU6050內(nèi)部的所有寄存器恢復(fù)默認(rèn)值（向0X6B寫入0x80）

設(shè)置電源管理寄存器位0x00，以喚醒MPU6050，進入正常工作狀態(tài)（向0x6B寫入0x00）

陀螺儀配置寄存器（0x1B）設(shè)置MPU6050陀螺儀傳感器滿量程范圍，這里選擇正負(fù)2000dps

加速度傳感器配置寄存器（0x1C）這里選擇正負(fù)2g

陀螺儀采樣率，由采樣率分頻寄存器（0x19）控制；這里設(shè)置為50hz即輸出頻率=1KHz，SMPLRT_DIV=19

設(shè)置MPU6050的數(shù)字低通濾波器，因為配置為50hz，找一個接近值，所以配置為0x03,42hz

設(shè)置PLL，一般選擇x軸陀螺PLL作為時鐘源，以獲得更高精度的時鐘。（向0X6B寫入0x01）

設(shè)置加速度與陀螺儀都工作（向0X6C寫入0x00）

這里還有一個寄存器可以用來檢測是否有mpu6050（當(dāng)AD0接地時，向0x75讀取數(shù)據(jù)則返回0x68;當(dāng)AD0接VCC時,向0x75讀取數(shù)據(jù)則返回0x69）

以上是初始化的部分，初始化完成之后開始讀取數(shù)據(jù)。

讀取溫度的地址：

讀取陀螺儀測量值（原始值）分別有X/Y/Z軸的數(shù)據(jù)

讀取加速度計測量值（原始值）分別有X/Y/Z軸的數(shù)據(jù)

二、連接原理圖

主控板上MPU6050接口如下

通過原理圖可知MPU6050接到了PB6和PB7接口。

三、工程代碼

將bsp_mpu6050.c與bsp_mpu6050.h拉入工程

在文件bsp_mpu6050.c中，編寫如下代碼。

/*
#include "bsp_mpu6050.h"
#include "stdio.h"
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：MPU6050_GPIO_Init
 * 函 數(shù) 說 明：MPU6050的引腳初始化
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void MPU6050_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體
    RCC_MPU6050_ENABLE();        // 使能GPIO時鐘
    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SCL|GPIO_SDA;             // GPIO引腳
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;           // 開漏輸出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;              // 輸出速度高
    GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct);            // 初始化
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Start
 * 函 數(shù) 說 明：IIC起始時序
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(1);
        SDA(0);
        SDA(1);
        delay_us(5);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Stop
 * 函 數(shù) 說 明：IIC停止信號
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Send_Ack
 * 函 數(shù) 說 明：主機發(fā)送應(yīng)答或者非應(yīng)答信號
 * 函 數(shù) 形 參：0發(fā)送應(yīng)答  1發(fā)送非應(yīng)答
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char ack)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        if(!ack) SDA(0);
        else         SDA(1);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        SDA(1);
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：I2C_WaitAck
 * 函 數(shù) 說 明：等待從機應(yīng)答
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：0有應(yīng)答  1超時無應(yīng)答
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{
        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SCL(0);
        SDA(1);
        SDA_IN();
        SCL(1);
        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )
        {
                ack_flag--;
                delay_us(5);
        }
        if( ack_flag <= 0 )
        {
                IIC_Stop();
                return 1;
        }
        else
        {
                SCL(0);
                SDA_OUT();
        }
        return ack;
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Send_Byte
 * 函 數(shù) 說 明：寫入一個字節(jié)
 * 函 數(shù) 形 參：dat要寫人的數(shù)據(jù)
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低時鐘開始數(shù)據(jù)傳輸
        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                delay_us(1);
                SCL(1);
                delay_us(5);
                SCL(0);
                delay_us(5);
                dat=188)data=1;
        else if(lpf>=98)data=2;
        else if(lpf>=42)data=3;
        else if(lpf>=20)data=4;
        else if(lpf>=10)data=5;
        else data=6;
    return data=MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_CFG_REG,1,&data);//設(shè)置數(shù)字低通濾波器
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：MPU_Set_Rate
 * 函 數(shù) 說 明：設(shè)置MPU6050的采樣率(假定Fs=1KHz)
 * 函 數(shù) 形 參：rate:4~1000(Hz)  初始化中rate取50
 * 函 數(shù) 返 回：0,設(shè)置成功  其他,設(shè)置失敗
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate)
{
        uint8_t data;
        if(rate>1000)rate=1000;
        if(rate

	

	在文件bsp_mpu6050.h中，編寫如下代碼。

	
/*
#ifndef _BSP_MPU6050_H_
#define _BSP_MPU6050_H_
#include "board.h"
//端口移植
#define RCC_MPU6050_ENABLE() __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define PORT_MPU6050         CW_GPIOB
#define GPIO_SDA             GPIO_PIN_7
#define GPIO_SCL             GPIO_PIN_6
//設(shè)置SDA輸出模式
#define SDA_OUT()   {        
                        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                
                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                 
                        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;      
                        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;         
                        GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct);       
                     }
//設(shè)置SDA輸入模式
#define SDA_IN()    {        
                        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                
                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                 
                        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;   
                        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;         
                        GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct);       
                    }
//獲取SDA引腳的電平變化
#define SDA_GET()       GPIO_ReadPin(PORT_MPU6050, GPIO_SDA)
//SDA與SCL輸出
#define SDA(x)          GPIO_WritePin(PORT_MPU6050, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )
#define SCL(x)          GPIO_WritePin(PORT_MPU6050, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )
//MPU6050的AD0是IIC地址引腳，接地則IIC地址為0x68,接VCC則IIC地址為0x69
#define MPU6050_RA_SMPLRT_DIV       0x19        //陀螺儀采樣率 地址
#define MPU6050_RA_CONFIG           0x1A        //設(shè)置數(shù)字低通濾波器 地址
#define MPU6050_RA_GYRO_CONFIG      0x1B        //陀螺儀配置寄存器
#define MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG     0x1C        //加速度傳感器配置寄存器
#define MPU_INT_EN_REG              0X38        //中斷使能寄存器
#define MPU_USER_CTRL_REG           0X6A        //用戶控制寄存器
#define MPU_FIFO_EN_REG             0X23        //FIFO使能寄存器
#define MPU_PWR_MGMT2_REG           0X6C        //電源管理寄存器2
#define MPU_GYRO_CFG_REG            0X1B        //陀螺儀配置寄存器
#define MPU_ACCEL_CFG_REG           0X1C        //加速度計配置寄存器
#define MPU_CFG_REG                 0X1A        //配置寄存器
#define MPU_SAMPLE_RATE_REG         0X19        //采樣頻率分頻器
#define MPU_INTBP_CFG_REG           0X37        //中斷/旁路設(shè)置寄存器
#define MPU6050_RA_PWR_MGMT_1       0x6B
#define MPU6050_RA_PWR_MGMT_2       0x6C
#define MPU6050_WHO_AM_I            0x75
#define MPU6050_SMPLRT_DIV          0            //8000Hz  
#define MPU6050_DLPF_CFG            0        
#define MPU6050_GYRO_OUT            0x43         //MPU6050陀螺儀數(shù)據(jù)寄存器地址
#define MPU6050_ACC_OUT             0x3B         //MPU6050加速度數(shù)據(jù)寄存器地址

#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_H       0x41        //溫度高位
#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_L       0x42        //溫度低位
#define MPU_ACCEL_XOUTH_REG         0X3B        //加速度值,X軸高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTL_REG         0X3C        //加速度值,X軸低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTH_REG         0X3D        //加速度值,Y軸高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTL_REG         0X3E        //加速度值,Y軸低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG         0X3F        //加速度值,Z軸高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG         0X40        //加速度值,Z軸低8位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTH_REG           0X41        //溫度值高八位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTL_REG           0X42        //溫度值低8位寄存器
#define MPU_GYRO_XOUTH_REG          0X43        //陀螺儀值,X軸高8位寄存器
#define MPU_GYRO_XOUTL_REG          0X44        //陀螺儀值,X軸低8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTH_REG          0X45        //陀螺儀值,Y軸高8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTL_REG          0X46        //陀螺儀值,Y軸低8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTH_REG          0X47        //陀螺儀值,Z軸高8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTL_REG          0X48        //陀螺儀值,Z軸低8位寄存器
char MPU6050_WriteReg(uint8_t addr,uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t *regdata);
char MPU6050_ReadData(uint8_t addr, uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t* Read);
char MPU6050_Init(void);
void MPU6050ReadGyro(short *gyroData);
void MPU6050ReadAcc(short *accData);
float MPU6050_GetTemp(void);
uint8_t MPU6050ReadID(void);
#endif
移植完成以上文件后，只是完成了獲取陀螺儀和加速度的原始數(shù)據(jù)，我們是希望獲取到角度數(shù)據(jù)。

因為MPU6050內(nèi)部帶有DMP處理單元，加上官方提供了比較完整的運動處理驅(qū)動庫，大大降低了我們的編程和對數(shù)據(jù)的處理難度。我們可以將各個運動的參數(shù)計算，如旋轉(zhuǎn)矩陣、四元數(shù)(quaternion)、歐拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算數(shù)據(jù)，通過調(diào)用運動處理驅(qū)動庫函數(shù)，直接讀取出數(shù)據(jù)來。

這里提供官方的運動處理驅(qū)動庫，分別需要用到“inv_mpu.h”、“inv_mpu.c”、“dmpKey.h”、“dmpmap.h“、“inv_mpu_dmp_motion_driver.h”、“inv_mpu_dmp_motion_driver.c”等六個文件。已經(jīng)移植完成并適配開發(fā)板的官方庫文件，見下方的文件下載。

下載鏈接

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1zNmYa1-i6YtL5Wi0xuTtxA?pwd=LCKF 提取碼：LCKF

下載完成之后，復(fù)制到bsp文件夾下

圖片
然后導(dǎo)入工程即可。

隨后在main函數(shù)中編寫如下代碼

float pitch=0,roll=0,yaw=0;   //歐拉角
int main(void)
{
        Uart_Init();//UART初始化
        MPU6050_Init();//mpu6050初始化
        mpu_dmp_init();//dmp自檢
        printf("HELLOrn");
        while(1)
        {
                //獲取歐拉角
        if( mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw) == 0 )
        { 
            printf("rnpitch =%.2frn", pitch);//獲取翻滾角
            printf("rnroll =%.2frn", roll);//獲取俯仰角
            printf("rnyaw =%.2frn", yaw);//獲取偏航角
        }      
        Delay_ms(200);//根據(jù)設(shè)置的采樣率，不可設(shè)置延時過大
        }
}

	

	四、工作現(xiàn)象

	先將燒錄器或者USB轉(zhuǎn)TTL的TX接到PA3，RX接到PA2，然后打開串口助手，波特率為9600，隨后將本次實驗代碼燒錄進開發(fā)板，即可觀察到串口打印出來的角度信息，如下