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【经验分享】MPU6050工作原理及STM32控制MPU6050

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-26 21:23
一·简介:1.要想知道MPU6050工作原理,得先了解下面俩个传感器:①陀螺仪传感器:
  陀螺仪的原理就是,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。人们根据这个道理,用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量。现代陀螺仪可以精确地确定运动物体的方位的仪器,它在现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。传统的惯性陀螺仪主要部分有机械式的陀螺仪,而机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高。70年代提出了现代光纤陀螺仪的基本设想,到八十年代以后,光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展,激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。光纤陀螺仪具有结构紧凑,灵敏度高,工作可靠。光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪,成为现代导航仪器中的关键部件。光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外。
1575803-20190329165354746-1796495820.png 2 R/ ?  o; N* _% b- J  Y
' E& s4 k5 E  B5 R) w) d
②加速度传感器:
      加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中,通过对质量块所受惯性力的测量,利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同,常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。
其实说简单点,在mpu6050中我们用陀螺仪传感器测角度,用加速度传感器测加速度
MPU-60X0 :
      MPU-60X0是全球首例9轴运动处理传感器。它集成了3轴MEMS陀螺仪, 3轴MEMS 加速度计,以及一个可扩展的数字运动处理器 DMP(DigitalMotion Processor),可用 I2C 接口连接一个第三方的数字传感器,比如磁力计。扩展之后就可以通过其 I2C 或 SPI 接口 输出一个 9 轴的信号(SPI 接口仅在 MPU-6000 可用)。MPU-60X0 也可以通过其 I2C 接口 连接非惯性的数字传感器,比如压力传感器。 MPU-60X0 对陀螺仪和加速度计分别用了三个 16 位的 ADC,将其测量的模拟量转化 为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动,传感器的测量范围都是用户可控的, 陀螺仪可测范围为±250,±500,±1000,±2000°/秒(dps),加速度计可测范围为±2,±4, ±8,±16g。 一个片上 1024 字节的 FIFO,有助于降低系统功耗。 和所有设备寄存器之间的通信采用 400kHz 的 I2C 接口或 1MHz 的 SPI 接口(SPI 仅 MPU-6000 可用)。对于需要高速传输的应用,对寄存器的读取和中断可用 20MHz 的 SPI。 另外,片上还内嵌了一个温度传感器和在工作环境下仅有±1%变动的振荡器。 芯片尺寸 4×4×0.9mm,采用 QFN 封装(无引线方形封装),可承受最大 10000g 的冲 击,并有可编程的低通滤波器。 关于电源,MPU-60X0 可支持 VDD 范围 2.5V±5%,3.0V±5%,或 3.3V±5%。另外 MPU-6050 还有一个 VLOGIC 引脚,用来为 I2C 输出提供逻辑电平。VLOGIC 电压可取 1.8±5%或者 VDD。

) D2 Y3 m2 u5 D# S
数字运动处理器(DMP):
   DMP 从陀螺仪、加速度计以及外接的传感器接收并处理数据,处理结果可以从 DMP 寄存器读出,或通过 FIFO 缓冲。DMP 有权使用 MPU 的一个外部引脚产生中断。
二·数据传输:
    1.I2C原理在上一篇博客里有详细讲解,在这里不再赘述。
如果要写 MPU-60X0 寄存器,主设备除了发出开始标志(S)和地址位,还要加一个 R/W 位,0 为写,1 为读。在第 9 个时钟周期(高电平时),MPU-60X0 产生应答信号。然 后主设备开始传送寄存器地址(RA),接到应答后,开始传送寄存器数据,然后仍然要有应 答信号,依次类推。
+ P* m1 c, H8 D
如果要读取 MPU-60X0 寄存器的值,首先由主设备产生开始信号(S),然后发送从设 备地址位和一个写数据位,然后发送寄存器地址,才能开始读寄存器。紧接着,收到应答信 号后,主设备再发一个开始信号,然后发送从设备地址位和一个读数据位。然后,作为从设 备的 MPU-60X0 产生应答信号并开始发送寄存器数据。通信以主设备产生的拒绝应答信号 (NACK)和结束标志(P)结束。拒绝应答信号(NACK)产生定义为 SDA 数据在第 9 个 时钟周期一直为高。
1575803-20190329165522333-1833095248.png

' Q$ d, _* n- P) y0 j) A8 x" v
三·STM32控制MPU60501.硬件连接
实验采用正点原子公司的 AN1507 ATK-MPU6050 六轴传感器模块
" V8 b  M& d) R+ L/ W2 H
MPU6050 STM320 l- c8 a3 M1 Z
VCC <---> VCC' J/ o0 c# ?& Z% ]
GND <---> GND
( f  l. `( p& Q. z! p( ESDA <---> PB94 E( g# Y# z2 g3 k
SCL <---> PB88 y# t+ i7 ~! y$ U6 y
INT <---> 不接
; c  H; `& Z' h" L6 \$ IAD0 <---> 不接
2. 重要寄存器* D) Q5 N# h, ?5 L! ~3 ^
2.1 电源管理寄存器 1
  _  W# M9 f* V! p; W" `. C9 \' v; d' U
1575803-20190329165844069-1269324573.png
6 q/ G4 S& O& [3 o# F5 o/ B
2 u5 @6 ]( y% u. V
DEVICE_RESET 位用来控制复位,设置为 1,复位 MPU6050,复位结束后, MPU
8 j2 z) H/ m, d( r2 e' Z+ A硬件自动清零该位
SLEEEP 位用于控制 MPU6050 的工作模式,复位后,该位为 1,即进
0 a. w; Y; @& k3 e8 t% ]& K入了睡眠模式(低功耗),所以我们要清零该位,以进入正常工作模式
TEMP_DIS 用于设置是否使能温度传感器,设置为 0,则使能
CLKSEL[2:0]用于选择系统时钟源,选择关系如表
CLKSEL[2:0]       时钟源
9 u4 I6 Z( y6 n( o$ W+ a( w0 w# {+ m000     内部 8M RC 晶振# Z9 l/ P( c9 q7 q) A) ?; T- @
001     PLL,使用 X 轴陀螺作为参考
; P8 f7 K- B: \" k010     PLL,使用 Y 轴陀螺作为参考* ^7 p. ?4 J& y# K" F& h! ?% Y
011     PLL,使用 Z 轴陀螺作为参考& [- P( o0 P. D
100     PLL,使用外部 32.768Khz 作为参考  z3 q7 k9 t2 t$ I/ d
101     PLL,使用外部 19.2Mhz 作为参考4 e) h( P, o5 R, O( P
110     保留$ D  n8 K3 g6 U1 W3 q
111     关闭时钟,保持时序产生电路复位状态
**默认是使用内部 8M RC 晶振的,精度不高,所以我们一般选择 X/Y/Z 轴陀螺作为参考   h$ _7 l% q; \9 B0 B" m, ?
的 PLL 作为时钟源,一般设置 CLKSEL=001 即可**
2.2 陀螺仪配置寄存器; J3 L% c9 D9 z) o- i

- \7 g, j' v4 t" C5 B 1575803-20190329170030135-184427637.png 9 p, j6 k/ Y4 j6 J5 v1 R
* x  o+ l0 b+ r6 n
FS_SEL[1:0]这两个位,用于设置陀螺仪的满量程范围: 0,±250°
' @4 k+ n4 T" m, I/S; 1,±500° /S; 2,±1000° /S; 3,±2000° /S;我们一般设置为 3,即±2000° /S,因 + B, X% Y6 A: {
为陀螺仪的 ADC 为 16 位分辨率,所以得到灵敏度为: 65536/4000=16.4LSB/(° /S)
2.3 加速度传感器配置寄存器. c4 F9 C  f7 U
/ Q: e2 o8 S5 }! e' K# @: ]" Z
1575803-20190329170058234-2072374468.png 0 |; |6 u- O# V) S; I+ M
( v& P+ ?$ a. U  ^1 R& ?( R9 b; u; J
AFS_SEL[1:0]这两个位,用于设置加速度传感器的满量程范围: 0, ; X6 s8 Y7 T% ]$ P0 P; s
±2g; 1,±4g; 2,±8g; 3,±16g;我们一般设置为 0,即±2g,因为加速度传感器的
  N2 o  {' u+ c5 K8 qADC 也是 16 位,所以得到灵敏度为: 65536/4=16384LSB/g
2.4 FIFO使能寄存器
' p0 ~2 U/ }' e8 }* D" _( u, Y9 D1 K
1575803-20190329170117758-73423392.png ( Z/ v! h" @1 t
  w5 N2 e* z) L% u7 H
该寄存器用于控制 FIFO 使能,在简单读取传感器数据的时候,可以不用 FIFO,设置 , ]3 q0 S& E5 j1 f3 m3 E. a
对应位为 0 即可禁止 FIFO,设置为 1,则使能 FIFO
加速度传感器的 3 个轴,全由 1 * |0 d, I  m. d/ K, E3 O
个位( ACCEL_FIFO_EN)控制,只要该位置 1,则加速度传感器的三个通道都开启 FIFO
2.5 陀螺仪采样率分频寄存器5 |7 S  B8 w) \3 c

. s& z5 e; m3 J8 o 1575803-20190329170136643-1213180149.png
8 ?9 m9 b0 Y* [( _
% X$ y, V, d6 p
该寄存器用于设置 MPU6050 的陀螺仪采样频率,计算公式为:
采样频率 = 陀螺仪输出频率 / (1+SMPLRT_DIV)
这里陀螺仪的输出频率,是 1Khz 或者 8Khz,与数字低通滤波器( DLPF)的设置有关, 8 l- T0 U6 c6 o6 d+ O% Z( @+ i$ y
当 DLPF_CFG=0/7 的时候,频率为 8Khz,其他情况是 1Khz。而且 DLPF 滤波频率一般设置 2 G& e7 \* ^1 o( p
为采样率的一半。采样率,我们假定设置为 50Hz,那么 SMPLRT_DIV=1000/50-1=19
2.6 配置寄存器
. a( {1 _  g& Y2 L3 k* E3 W1 V3 D' Z9 W. [( q' a0 t& h
1575803-20190329170158552-900551386.png / o) R7 U/ S/ i; h6 m- `! A# t
% @1 f( X) {, }9 B: f
数字低通滤波器( DLPF)的设置位,即: DLPF_CFG[2:0],加速 9 g$ v/ R1 T# N9 t. Z9 }+ C: Q
度计和陀螺仪,都是根据这三个位的配置进行过滤的。 DLPF_CFG 不同配置对应的过滤情
: k- U1 Z5 s+ N) q! u6 P5 M况如表:

& P2 P& T, P* K; p- ~
1575803-20190329170219048-164647012.png
1 q4 H3 Z; G, @: }
这里的加速度传感器,输出速率( Fs)固定是 1Khz,而角速度传感器的输出速率( Fs),
# K- E4 w& s0 ~则根据 DLPF_CFG 的配置有所不同。一般我们设置角速度传感器的带宽为其采样率的一半,
! M. B4 Z7 b: ^5 C0 s) j如前面所说的,如果设置采样率为 50Hz,那么带宽就应该设置为 25Hz,取近似值 20Hz, ! ~  C& K$ M$ w/ ~) M% c5 n" l4 c
就应该设置 DLPF_CFG=100
2.7 电源管理寄存器 2
, }# t& b2 s2 K3 h$ s& L3 k4 c: F& R7 E  j8 [0 y& ~
1575803-20190329170240793-343555015.png
2 U" c) k) q  h+ E
3 c* J0 L/ @! i8 x
LP_WAKE_CTRL 用于控制低功耗时的唤醒频率
剩下的 6 位,分别控制加速度和陀螺仪的x/y/z轴是否进入待机模式,这里我们全部都不进入待机模式,所以全部设置为 0 即可
2.8 陀螺仪数据输出寄存器
* I3 }! ?5 N# O  C! f( j+ p: _
1575803-20190329170300220-475928354.png 2 \* ]6 _& G, i

3 @: ]1 V" T4 ~; t+ w+ F
通过读取这6个寄存器,就可以读到陀螺仪 x/y/z 轴的值,比如 x 轴的数据,可以通过读取
) o4 D3 }$ k7 f) T6 Z0X43(高 8 位)和 0X44(低 8 位)寄存器得到,其他轴以此类推
2.9 加速度传感器数据输出寄存器1 w( |" z5 J$ y/ Y; v  K

/ n8 K0 q& n0 }. Y* W 1575803-20190329170318701-1904456816.png
5 u( }( P6 [6 t  C. G& f8 ~# G: S% `! h9 m5 x. {/ j4 I* N
通过读取这6个寄存器,就可以读到加速度传感器 x/y/z 轴的值,比如读 x 轴的数据,可以通过读取 0X3B(高 8 位)和0X3C(低8位)寄存器得到,其他轴以此类推
2.10 温度传感器数据输出寄存器
温度传感器的值,可以通过读取 0X41(高 8 位)和 0X42(低 8 位)寄存器得到, ( X) Y$ f8 a2 M! R7 ], e5 t
温度换算公式为:
Temperature = 36.53 + regval/340
其中, Temperature 为计算得到的温度值,单位为℃, regval 为从 0X41 和 0X42 读到的 2 G( ^. M- d8 ^
温度传感器值
2.11 中断使能寄存器, e$ `$ x) v6 Y% {
  v% `2 z7 n8 ]8 A6 y& @
1575803-20190329170338809-341312917.png
( K! O1 `# |* f2 C0 r" v. y" B! y9 l2 M  x8 }: b9 x! e& @
OT_EN 该位置 1,该位使能运动检测(Motiondetection)产生中断。
FIFO_OFLOW_EN该位置1,该位使能FIFO缓冲区溢出产生中断。
I2C_MST_INT_EN该位置1,该位使能I2C主机所有中断源产生中断。
DATA_RDY_EN 该位置 1,该位使能数据就绪中断( Data Ready interrupt),所有的传感器寄存器写操作完成时都会产生
关闭所有中断则给此寄存器赋值0X00

# }( ^: b; t+ d8 O3 a4 D3. 软件驱动
" k# M6 u7 [1 F" e3.1 通过IIC对MPU6050寄存器进行读写0 ]+ ^" [: V  p; c, \% y
  1. //IIC写一个字节3 c1 h9 z# M& W; p4 l$ P! t
  2. //reg:      寄存器地址
    # b; y  {- G8 i& x; n6 \& H: T
  3. //data:     数据/ ?. v8 ^# U2 J  `! `0 b
  4. //返回值:  0,正常# g% B' u$ M/ {. U- d9 f
  5. //          其他,错误代码
    - ?; n( {- l  p0 }5 f
  6. u8 IIC_Write_Byte(u8 reg,u8 data)( z" G8 m- {+ [) f4 A1 V
  7. {
    5 D. y) k  M+ o( W, m
  8.     IIC_Start();
    , x; F& }1 k" h" L& f
  9.     IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令5 n% F: z# n; e! q8 c* ~
  10.     if(IIC_Wait_Ack())  //等待应答
    - W, D4 Z/ Q+ M2 x3 E$ Z, D& R/ s1 x
  11.     {
    : h5 ]& L  U2 U# t% y
  12.         IIC_Stop();
    0 N0 R9 b- h4 G" I/ z; ]
  13.         return 1;
    5 \: ~6 M8 m1 U: l; w+ S
  14.     }: ]7 A- @2 A% X, a% q
  15.     IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址  v! u9 F2 Z' k7 s! f! [
  16.     IIC_Wait_Ack();     //等待应答
    * x: u1 E6 n, t; x! P  Q
  17.         IIC_Send_Byte(data);//发送数据
    2 |: S1 Y& r8 g% T
  18.     if(IIC_Wait_Ack())  //等待ACK- G0 }! l7 z  C! j
  19.     {4 c/ P  F$ ~  u8 G, z. R% y3 K& j7 ^' s
  20.         IIC_Stop();
    2 c/ F, C3 a& h, [  W
  21.         return 1;
    " [& L5 Q: N5 ^$ f: L2 S8 Z4 ?; C* ~
  22.     }
    6 Z; s/ d# Y7 J& m8 L9 Y8 c
  23.     IIC_Stop();5 a* z  v$ w. S2 R; f5 ]9 V7 ~
  24.     return 0;
    7 w# `. c% m) V  Y7 J
  25. }8 Q( i  M& P3 g% V' l' [+ V) ~  A
  26. 0 M6 L" e0 w! J  Z! W% H7 Y
  27. //IIC读一个字节
    ; ~6 @' m9 w4 T4 i; a6 x
  28. //reg:寄存器地址8 \9 d4 Q2 n  Q6 }# B# K
  29. //返回值:读到的数据
    : Y3 ]/ }8 s+ }: z  u
  30. ) `5 e/ ?6 c/ |
  31. u8 IIC_Read_Byte(u8 reg)2 c6 c1 ?$ x9 l  v8 l
  32. {
    9 [. X7 K7 b1 m4 l* y* m6 J" g3 w6 U1 ^
  33.     u8 res;& E3 U. g8 c; l8 [) [
  34.     IIC_Start();
    * `3 P& `2 k$ X8 M9 q7 B  {2 b
  35.     IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令, h4 B" C: ^# j; Q' R3 F3 X" M
  36.     IIC_Wait_Ack();//等待应答& M; _, L  Y) ~7 Z0 F9 e! k, V
  37.     IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
    ; n+ i- n7 H: K& U, N2 {
  38.     IIC_Wait_Ack();//等待应答; ^5 X- ]# D: w, D; V* K
  39.     IIC_Start();
    + N2 J1 e" U! i
  40.     IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送期间地址+读命令7 m& d3 |8 A1 I& N! x
  41.     IIC_Wait_Ack();//等待应答
    : g2 e/ r& w/ B  T6 {# R/ F
  42.     res=IIC_Read_Byte(0);//读取数据,发送nACK9 S9 o# D# ~& k) L- T! H/ K; s
  43.     IIC_Stop();//产生一个停止条件
    0 k1 K) C  F; a4 C. H, d/ R; h3 Q
  44.     return res;
    8 [3 ?! A2 s3 T
  45. }% A/ G0 G+ ~2 r* x% \, m
  46. 7 z6 R9 q; E# D8 a! \
  47. //IIC连续写6 i" |6 K! k% r* h3 j, z+ u
  48. //addr:器件地址
    $ k- e$ i. b1 D/ Z2 h( U
  49. //reg: 寄存器地址
    / F2 [4 [; [2 l# Q$ ^" `9 k
  50. //len: 写入长度
    5 l$ H& Q$ U" H+ j
  51. //buf: 数据区9 k: \2 \8 p* _5 a
  52. //返回值: 0,正常
    ' G% I' p( l* [  ^1 ]. [
  53. //              其他,错误代码6 F& t* w, j( c3 y* J
  54. u8 IIC_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
    ; z9 n( ^( N& r  n5 H
  55. {
    2 {# @# n/ X7 \( @. C( W/ v! j
  56.     u8 i;
    + w( a: C8 Q$ d8 C1 _
  57.     IIC_Start();
    ' i: U7 K/ r0 [4 N" i' A, q
  58.     IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令+ W& j1 {7 S0 Y# c3 j
  59.     if(IIC_Wait_Ack())//等待应答! C+ o. ?8 ^, Q
  60.     {
    ! S2 x/ w; Z$ u& {5 {6 X
  61.         IIC_Stop();
    " a. y" f- \3 Y/ a- n
  62.         return 1;: t$ P1 h' l: M# n  M: L
  63.     }
    9 u$ A5 Q0 S- U5 c4 Q! L
  64.     IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
    ) [5 V1 i& a4 G/ ]
  65.     IIC_Wait_Ack();//等待应答7 Z4 c" x, {: D3 q
  66.     for(i=0;i<len;i++)' O3 ~9 H# D( V- V& S+ ]) J5 L7 V6 f0 x
  67.     {9 z) z  l  ~; @9 u' H7 @# l
  68.         IIC_Send_Byte(buf[i]);//发送数据
    & L$ `$ O/ L5 [6 ^6 ?* x; Z0 o
  69.         if(IIC_Wait_Ack())//等待ACK
    ( l8 N7 t9 U* I7 A) c  r0 O
  70.         {
    , |, ~, l0 D1 m+ P- o
  71.             IIC_Stop();
    4 x, y3 K/ y) }  |
  72.             return 1;
    ! O4 I1 h2 P" e  ^& @: ?. l
  73.         }
    - P5 C4 k$ I4 S, [
  74.     }
    - A: b  {: A  l* X7 r9 g8 ?6 d
  75.     IIC_Stop();, {( z; [: _4 t$ c" w- K  U
  76.     return 0;
    8 |# _' w- F: |' U
  77. }
    & A$ B2 ?6 i/ P! q" X9 Y" @" a
  78. //IIC连续读$ _6 m! Z) R! |* u
  79. //addr:器件地址
    . V( k, Q, T0 u1 o
  80. //reg:要读取的寄存器地址
      @2 |3 n2 T6 H1 ~' @3 P) }  |5 H
  81. //len:要读取得长度
    ' S# A2 N$ t0 }2 N* M' o
  82. //buf:读取到的数据存储区6 a8 P$ c( X9 e  t% B3 P
  83. //返回值: 0,正常9 K7 ]; x# @+ `7 h" E
  84. //              其他,错误代码0 u: K0 k+ F" h$ t- o% [
  85. u8 IIC_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
    - ]3 b2 k& y/ j3 h; w1 n
  86. {
    # u8 @; C. z( s- m8 Z+ Y0 H" k' N
  87.     IIC_Start();/ x  e& s8 |/ }. [( W
  88.     IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
    0 N9 N" k  t  u0 U: n. F
  89.     if(IIC_Wait_Ack())//等待应答
    : y3 S7 y! @) j0 y5 B: s9 C  m
  90.     {4 O2 q9 ~6 K0 A0 I& _
  91.         IIC_Stop();
    ! _, _* N: ]6 o( D) I5 X2 \
  92.         return 1;8 e1 m! g. K" _/ Z) {
  93.     }$ L6 W6 \, Z  K
  94.     IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址+ N+ P! j& }2 l1 ?. Y- t, J  b
  95.     IIC_Wait_Ack();//等待应答
    0 \" D) X, ~) H8 U; P4 b5 y; }/ ~
  96.     IIC_Start();
    5 n$ D6 G# h2 T* O% Q! L) v3 r' V
  97.     IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令2 y. T9 b+ w2 r  ?
  98.     IIC_Wait_Ack();//等待应答
      e5 d( {5 |& w4 T
  99.     while(len)
    - w/ _3 j) Q4 B) d5 e( G
  100.     {
    6 X: f; C1 A4 P3 e3 O0 m
  101.         if(len==1) *buf=IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送nACK
    6 m) U! S: p' K+ l( x) m3 [
  102.         else *buf=IIC_Read_Byte(1);//读数据,发送ACK
    0 n! z3 d- P( e+ N% A9 M! S
  103.         len--;
    - |+ Y5 R; E# Z* ?% F
  104.         buf++;3 V7 v& j" @0 V1 y- v
  105.     }
    , d/ D5 d2 ^6 W( ?; z6 }
  106.     IIC_Stop();//产生一个停止条件" }( A  w5 T, q. W- }0 A
  107.     return 0;) O1 Y5 ^) h3 h- B# c
  108. }
复制代码
8 O: D& a$ I2 Y1 i, p+ @* k* K* s( Z
- ?/ T2 g4 s! z4 Y: M
$ H; s% v! N5 e8 d- w
3.2 MPU6050初始化
  T4 v" {+ n! o* h: N8 S* ?
  1. //初始化MPU6050( ~9 D: u4 ~& h2 J. ^0 `4 j2 }
  2. //返回值: 0,成功, j! m( G% H5 ^0 M, `, C  j* M% d
  3. //        其他,错误代码
    % i# _1 u$ ]# b
  4. u8 MPU_Init(void)7 ~* z8 S/ g& R' ^- d. l
  5. {1 U) A: v& d4 r
  6.     u8 res;" S5 h. Y1 @# T5 r3 W
  7.     IIC_Init();//初始化IIC总线1 P4 y0 Y& G5 b+ Q: |
  8.     IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);//复位MPU6050
    + e  `- C- A  `
  9.     delay_ms(100);
    " W! Z1 _5 ^& N) w
  10.     IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00);//唤醒MPU6050! j2 u/ n' Q2 v5 i( Y$ z
  11.     MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺仪传感器,±2000dps
    % A  n/ {9 x9 x; E  U6 ^
  12.     MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度传感器 ±2g0 C: O. W1 J, x8 U
  13.     MPU_Set_Rate(50); //设置采样率50HZ
    4 {! D' f- B1 L" f
  14.     IIC_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //关闭所有中断
    9 w& f0 @' u8 P# I
  15.     IIC_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00);//I2C主模式关闭# o% J) T* `: O8 |
  16.     IIC_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);//关闭FIFO8 N0 U2 w3 G8 H' q2 r
  17.     IIC_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80);//INT引脚低电平有效
    ' A6 V& K1 H5 t5 V- W
  18.     res=IIC_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
    & U7 Z6 E$ j) ?. w* v" }
  19.     if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确/ S3 b' ~+ G+ |+ _4 u& g
  20.     {
    ! ^4 H' p, K% W
  21.         IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01);//设置CLKSEL,PLL X 轴为参考
    1 l# l5 Q- @* B
  22.         IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00);//加速度陀螺仪都工作
    ; n2 m: ^6 I  ^  S( m# k* Z. {
  23.         MPU_Set_Rate(50); //设置采样率为50HZ& ~( w% L; D( P+ _1 B. v& E
  24.     }else return 1;8 v9 `) _# h: {4 d/ H# F: a
  25.     return 0;% J; \* q2 p6 @5 v- f, U' X
  26. }2 R) _* i- N" X% F3 o1 v  |. g2 ^
  27. 7 E. x/ x! Z9 ?0 V1 _( y- I
  28. //设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围' H8 S9 D( T- D8 @7 U7 R0 p
  29. //fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps
    $ f2 N' A, l+ }' I2 l4 [$ A
  30. //返回值:0,设置成功" v1 P8 g4 I; C0 h
  31. //    其他,设置失败7 u: Z( a& e, J4 S; I8 x
  32. u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)9 W# }9 ^/ ]8 {4 [
  33. {' G9 f5 @9 ]4 a2 J; i
  34.     return IIC_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围- d9 ]& L) X$ s  F. K5 u# q$ b% b
  35. }
    3 d' ], H, ~( k6 o; X
  36. 5 g3 H! H8 j8 D& z
  37. //设置MPU6050加速度传感器满量程范围/ _3 w/ k* O/ D! f7 b5 K
  38. //fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g9 c8 W% P6 }+ Z* U5 U' D
  39. //返回值:0,设置成功
    ; ^' {: c0 |' s9 z( c% I% E# a
  40. //    其他,设置失败2 C/ {, S6 S$ W& V6 x
  41. u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)
    ; M) ]* O. q+ ?( X2 r
  42. {. Y7 f+ J, K8 g  A( o- s
  43.     return IIC_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围
    ( U8 R9 S* |- @" m
  44. }
    ! E+ a3 D% X: R- N* G+ D( e5 Z
  45. 7 G# S1 w* U" v# _2 ~
  46. //设置MPU6050的数字低通滤波器% J% u! ]2 k" ~5 R- W
  47. //lpf:数字低通滤波频率(Hz)1 i' T. E  b0 w: P. Z- S8 q9 o: q
  48. //返回值:0,设置成功
    4 o7 L, O, `' J$ E, d2 f- s* e; E- K
  49. //    其他,设置失败
    . J7 C3 W- {: o3 ~, f$ V2 X
  50. u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf)* e2 W- k" q, X  m4 `
  51. {
    " S7 O& j& ^+ s9 z) k9 [
  52.     u8 data=0;
    , g7 n2 F4 I; j. N) _% _
  53.     if(lpf>=188) data=1;( |+ X. b+ x& @) a: ^: k
  54.     else if(lpf>=98) data=2;* Z4 [, G' P6 ^+ r3 }! Q9 t
  55.     else if(lpf>=42) data=2;6 L2 X# a+ {0 G6 n
  56.     else if(lpf>=42) data=3;
    % l" K5 O8 C. `* v( g
  57.     else if(lpf>=20) data=4;
    # V  J8 q3 X" {) l
  58.     else if(lpf>=10) data=5;
    , A  w& }. {( Z: [( `' \4 ~) ?
  59.     else data=6;
    : A  ?9 M. t0 r8 i
  60.     return IIC_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器
    * C1 [: P9 H2 X" J) m
  61. }  h) y( I1 F7 f/ `- j8 l

  62. 3 }# ^' r6 q+ `# v5 ~/ S5 @
  63. //设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)* c  b& e$ y9 u" X8 z
  64. //rate:4~1000(Hz)* E  t8 S% i# v2 {
  65. //返回值:0,设置成功
    1 h2 k) S& d9 l0 y4 E7 o8 T1 s6 D
  66. //    其他,设置失败
    6 B8 y) \9 N6 U
  67. u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)
    ( `# M2 k8 d) w0 I1 C0 ]' x* f+ t( e, i
  68. {5 Z- H0 u' k1 d1 g+ _2 C
  69.     u8 data;  @7 o, W6 ?9 B7 Z
  70.     if(rate>1000)rate=1000;# C3 W) O  l% t2 I" T% m
  71.     if(rate<4)rate=4;
    * [1 v1 z, R$ r+ J
  72.     data=1000/rate-1;
    / E# h( x  m9 C8 V" l. V/ x
  73.     data=IIC_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data);  //设置数字低通滤波器# L$ D) @* s2 t, L5 F' `
  74.     return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半
    , f; }; j7 u4 L' A+ ]
  75. }
复制代码
' T3 V5 f. O' H0 N! {) ?8 X
3.3 读取MPU6050相关测得原始数据* |; L- k8 w5 E9 P! q

' ?0 j. ?0 y1 W! l& h8 U/ n+ S
  1. //得到温度值
    % Q9 U1 b, t3 Y( i2 I0 J  K
  2. //返回值:温度值(扩大了100倍)1 _" R+ ]) l; d/ X
  3. short MPU_Get_Temperature(void)6 A8 J0 D, i* x- ]9 C# w5 R$ w
  4. {
    ( E, b% {" h; ^6 Y% S
  5.     u8 buf[2];2 Y+ \3 f% Q. ~' M9 S
  6.     short raw;
    9 |$ |- T; Q1 M6 G& |' a3 m" a9 M
  7.         float temp;
    . S  ?& U& \3 [& X
  8.         IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf);
    1 f3 `! M) J8 @$ S
  9.     raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];6 Z. `% E8 }% i7 ?- I6 [& N( b
  10.     temp=36.53+((double)raw)/340;  U! [" w3 w5 X6 Y" E- V
  11.     return temp*100;;# _+ ^! ?2 b5 \, j
  12. }: ]+ l6 V& w- U
  13. //得到陀螺仪值(原始值)
    ) q6 y9 M" \9 d$ r$ j! N
  14. //gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
    ' h- h6 ?1 h, ^/ c+ F
  15. //返回值:0,成功
    4 ?8 @' T& _3 ?
  16. //    其他,错误代码
    6 Y* Y( G& B8 q" h1 y
  17. u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)3 M* n5 @6 C) I% O  v" ~
  18. {3 }; R* Q# a' W* x
  19.     u8 buf[6],res;. O; k4 U1 j) e, p# A0 p% H6 q
  20.     res=IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);% r7 H& \# x6 R+ f
  21.     if(res==0)
    + S4 R3 b, r7 I! V0 M: \$ z
  22.     {
    3 ]3 F3 V4 \6 T% c0 T
  23.         *gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];6 h; U/ t: ]! ]
  24.         *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
    5 t9 s% B2 Y' b2 e! Q
  25.         *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    8 K+ N: d6 i: v% C9 s1 U% {
  26.     }
    2 d9 t( d6 Y( u" b; W
  27.     return res;6 m% a, c  Y1 O
  28. }, s, G0 V5 |7 E( r: C# b) h
  29. 4 p& ^5 j, M: S& z0 u4 n% g
  30. //得到加速度值(原始值)
    4 I+ w, \& k! z6 h6 @7 D* Y# K5 T
  31. //ax,ay,az:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
    6 Z/ o% n% E( a; u, Q4 A
  32. //返回值:0,成功
    4 y- v+ r, U2 a% W. @( A+ `( l
  33. //    其他,错误代码
    + O% P3 x, }2 y
  34. u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
    3 H3 X0 z; x! V
  35. {+ a0 O3 `( o4 U; A* m" X& f
  36.     u8 buf[6],res;
    / C$ i' A8 h$ i6 Z% W5 ^
  37.     res=IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);) m" L) L0 i+ q! p- h9 ^
  38.     if(res==0)0 j, A9 }6 s) d2 {
  39.     {
    # l; ^! G- d& j) ?9 J% k, D
  40.         *ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];1 y: `1 x  k( M
  41.         *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];* y/ x! {0 X# A. G$ x$ D( t1 Y! G
  42.         *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    9 Z% n+ k; e8 d. ]! w
  43.     }
    ) y4 `4 T. C9 d  w2 F
  44.     return res;;
    ( D/ r7 l8 \0 j/ r
  45. }
复制代码

/ T% q; m5 F4 [. w7 A
: P/ f( p5 ~6 {4 e; E2 D
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