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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 % {& `' _& O% m+ }4 I! ]
) p5 K. V- y1 q/ V, ]3 @; R
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。

. {' ?! y. {) X4 p, C) R
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。

0 b8 [: P, B9 ~2 c* d7 r4 ^! i' \
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
: ?6 D  `9 g7 |/ x
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

) z. C) ]$ Q! T- QMPU6050 STM32
5 E, d! O$ @& o7 _0 Z2 n+ H5 RVCC <---> VCC5 B( o9 x8 L/ E9 w# ]
GND <---> GND
  I) Y: y& @# Q/ M- B. a; |SDA <---> PB9% N$ b- E) U" `+ m  x& M0 n
SCL <---> PB8: }; ~9 H$ h; h# `; {
INT <---> 不接: o( |  I8 ?( }2 G5 O* S0 h
AD0 <---> 不接
2. 重要寄存器
7 U' R0 A: i& i& `" V2.1 电源管理寄存器 1' g' K& o* y/ a* o& P* h: O

( [0 b+ ~0 m" n6 q) t# r2 ] 1575803-20190329165844069-1269324573.png & D, H5 X: }9 d! V8 T

" p; z" \, x7 ]+ p! i- |, D/ q4 Z
DEVICE_RESET 位用来控制复位,设置为 1,复位 MPU6050,复位结束后, MPU # g7 _) b) A; R
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 ( R0 }+ o5 m  ^9 O& a
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
( {, I1 I% T. U' q  l6 s+ V000     内部 8M RC 晶振
/ L& q- v$ G) {' v* Q3 P3 C001     PLL,使用 X 轴陀螺作为参考+ ^, `% C9 V. x4 ^2 d' ^
010     PLL,使用 Y 轴陀螺作为参考
( d& V! h9 C+ W5 N1 @011     PLL,使用 Z 轴陀螺作为参考: F+ l- O0 ~6 ?1 |+ e: v) ~
100     PLL,使用外部 32.768Khz 作为参考
3 _  S9 t' t. _0 R8 D4 R101     PLL,使用外部 19.2Mhz 作为参考
& B" r- |* H1 }1 d% h$ B& ^110     保留
9 p7 K0 Y. x  L111     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 # F& |& _$ V3 N/ i. r/ w# g: s
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
  h* D7 n! F; a3 K( k# m! K* v
- B, O& b  j: C9 K* C1 C 1575803-20190329170030135-184427637.png
; W. `- x2 b) a: a) L4 @% Z% Y4 x0 ~
- H. K+ n7 |$ Q; E
FS_SEL[1:0]这两个位,用于设置陀螺仪的满量程范围: 0,±250°
* Y3 |0 E. s6 ~- Y, y6 b$ w/S; 1,±500° /S; 2,±1000° /S; 3,±2000° /S;我们一般设置为 3,即±2000° /S,因
# ]) u8 O3 |: `2 Z/ ]: g% S2 x- {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* A. G2 x5 i, a

5 g( U7 q& R. x3 f/ w 1575803-20190329170058234-2072374468.png   b2 {: Y% G" K% J3 Z

. j" R/ b; e/ n2 w
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, * F; d- l) v2 C+ q, P+ P% t
±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
; R0 R; E% P* F( n# @3 yADC 也是 16 位,所以得到灵敏度为: 65536/4=16384LSB/g
2.4 FIFO使能寄存器
0 ?2 t" D) A! c  g7 j4 ]7 u( i- u5 I. S- v
1575803-20190329170117758-73423392.png % v9 O( D% n4 {$ ~& F4 q5 f
7 L; J! x! V! f; b" T3 `4 c
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 8 G% w0 \, O* C9 [
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
* n, p3 C+ I* p& c+ B. ~% u% @' @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
% O( Q$ }$ P4 o* {" U5 d
: @" M9 g. W1 W( K 1575803-20190329170136643-1213180149.png
  a) v  Z! o! ~, E7 I3 \5 \/ w& e! m0 I: ^
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, - J; A" t' Z" ?) [+ G  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
8 @) `, K0 g3 C! y4 D' Z3 v0 _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
% Q! Y: U, {0 P2 n3 C' h
: y6 o8 }% [6 C3 T7 r3 p 1575803-20190329170158552-900551386.png
# N, Z! g5 ]9 F7 a& U: u8 }/ @% I3 E0 q. ], o
数字低通滤波器( DLPF)的设置位,即: DLPF_CFG[2:0],加速 4 T. l8 G! B/ A! n% H" o9 u
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 - W/ p% l1 x: v8 g
况如表:

. @9 @& s" p6 x6 ~) Z. t8 ?2 {! u9 i
1575803-20190329170219048-164647012.png
3 r7 t5 x5 H, f' s0 n
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),
& i% ^' L: G# F0 J$ w2 J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,
! b* I6 c3 v( A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,
- e, O0 @9 y- p4 M( h( V就应该设置 DLPF_CFG=100
2.7 电源管理寄存器 2
/ Z& q- x; J5 w3 Y" H; r: c) T6 }' A
' f; g( j, j0 v+ d  E2 k' N 1575803-20190329170240793-343555015.png
; V# V5 _+ h( a% q# ?" n* l! e; Y5 n, |% J  w9 f
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( N. t" b$ f3 X9 s

2 F8 a) W5 ?; B; B3 \  a5 x8 O 1575803-20190329170300220-475928354.png
5 r8 Y& b3 Q+ H7 A8 J. w) \  N& e
+ P2 k7 K" n0 O; O% Q
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 % d# d3 N5 w7 A8 b
0X43(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/ o7 T# t% Q  F8 }. O. m0 `& x& I
1 Z9 v% v# y  X
1575803-20190329170318701-1904456816.png
% p+ k2 i+ N( I' p1 S* [% x3 d9 m+ D5 O) B7 \) S* b
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,   s/ ^8 `$ J) C* U# I  t4 s8 ^( ^
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
" [) \4 M4 w1 A+ P温度传感器值
2.11 中断使能寄存器
/ W- k: ^& b# A. x2 F! h/ _+ T# }5 U0 G$ G4 m
1575803-20190329170338809-341312917.png
, P- ~, [$ @; L0 {  n2 o' v" V" n; F, e7 s+ W% U) D
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

- ?. |5 I1 I$ `: L3. 软件驱动: r, k' S$ m: v# B) z5 T
3.1 通过IIC对MPU6050寄存器进行读写. M" g5 b. h( @3 ~5 R7 N
  1. //IIC写一个字节
    5 Z, d( Z2 f. ]& f, j" O5 n
  2. //reg:      寄存器地址
    & \. H8 O- l7 s# l6 Y& k
  3. //data:     数据
    * T' y5 _+ d9 F; U. Q, @
  4. //返回值:  0,正常( _! X# s7 ?& w  R* e0 c
  5. //          其他,错误代码4 o/ J1 W, _( I6 r
  6. u8 IIC_Write_Byte(u8 reg,u8 data)
    ) S7 {- [( E" U
  7. {
    7 h2 O) i5 A$ k& B) ~% I' K% k
  8.     IIC_Start();
    # q- s6 X$ A$ z. s! t
  9.     IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令+ a' h4 Q& Z" @9 i3 d: }9 V/ C
  10.     if(IIC_Wait_Ack())  //等待应答
    9 y) ~  i8 ~1 }9 D
  11.     {- {# [5 ]! i0 w+ N
  12.         IIC_Stop();& b- @9 N# @0 Q9 T4 ]  y
  13.         return 1;4 P: p6 L9 ?% }: J7 A7 C
  14.     }& ~3 n: m, Z% o3 @; M- @' k
  15.     IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址3 A+ x/ q0 ?, c- G' w0 E
  16.     IIC_Wait_Ack();     //等待应答
    3 j6 x- @" V: i* e/ Z% I& V
  17.         IIC_Send_Byte(data);//发送数据
    7 w/ Z6 X% u; H5 I# J; A
  18.     if(IIC_Wait_Ack())  //等待ACK2 V/ z! `. t9 [: J
  19.     {
    ; |- ^9 k3 O" F, J" t
  20.         IIC_Stop();
    + J$ \2 N- F, Q2 I: W' I- }8 @
  21.         return 1;6 G, j( H$ X0 b. V% P
  22.     }9 y6 l" [5 ]8 n* {7 T! s
  23.     IIC_Stop();! X( F- ], c# V+ C/ a5 b; N
  24.     return 0;
    ; J/ |# z7 u+ j7 ?7 v& }. k. t
  25. }
    0 u  N3 K8 R" v! F; A: m
  26. + W4 b- `8 }6 u2 e) C# g
  27. //IIC读一个字节
    6 x: m- E) r8 U. m, l' J
  28. //reg:寄存器地址
    0 r' C$ j1 Z! R7 N/ B3 e( r( j  Z& S
  29. //返回值:读到的数据
    / r) n" a; |0 u6 S! P

  30. # J( S1 Y7 v2 f4 r5 K7 N. |& e
  31. u8 IIC_Read_Byte(u8 reg)
    9 I  ~5 w) I7 [! L* |, f0 I4 n
  32. {# s: N$ h  }' _4 _" @: Q, C
  33.     u8 res;8 F; \9 d& W, R. p
  34.     IIC_Start();& m2 w8 @8 L" G5 {+ w9 `
  35.     IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令
    7 a1 ^3 n, d) [& p+ U
  36.     IIC_Wait_Ack();//等待应答! ]- @0 S: p& z* w
  37.     IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
    + K( v8 F9 f- Q5 P, m( m: y9 J
  38.     IIC_Wait_Ack();//等待应答
    # S' n' m  |5 \' H
  39.     IIC_Start();) m9 `5 ^. X* ]1 d
  40.     IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送期间地址+读命令
    ) @; }" x1 m5 S% `; @9 f2 Q
  41.     IIC_Wait_Ack();//等待应答
      \& o; ]; p) O, I* g" F
  42.     res=IIC_Read_Byte(0);//读取数据,发送nACK% L! c; p; `2 }
  43.     IIC_Stop();//产生一个停止条件
    ; @5 C' s. `5 Q7 m2 ^! s# S
  44.     return res;
    . I5 U' g/ g4 ~: r) ?' U
  45. }
    6 M1 O/ F2 l3 Z$ F9 k
  46. + X: h% Z: Y% M, v) @% C) i
  47. //IIC连续写5 S" [9 J) I0 O
  48. //addr:器件地址7 F" h7 k3 p! f7 _
  49. //reg: 寄存器地址
    ) b2 q2 w, \, U& Z+ E  }/ n% P
  50. //len: 写入长度' e' {# b7 w( M1 [
  51. //buf: 数据区
    ) T2 l/ P) m2 D$ I9 m) W
  52. //返回值: 0,正常8 j2 m4 G& E9 Z
  53. //              其他,错误代码
    . u! {' S) Y, u6 g" E
  54. u8 IIC_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)+ `% L# p( B# M% _  Z
  55. {
    ; [& g. h; ?/ s1 S
  56.     u8 i;/ O$ F& M1 n4 z2 H  E
  57.     IIC_Start();% m7 `  Q0 [0 ^, [6 _* \  s
  58.     IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
    ; \0 u- ~5 ]: Y, c1 V7 s. f3 k
  59.     if(IIC_Wait_Ack())//等待应答
    ' ~8 n! T8 O5 B5 f/ M
  60.     {4 h* C" v4 X: V3 R
  61.         IIC_Stop();; Y) w3 I# o) `. L) F
  62.         return 1;
    6 L9 f2 x6 g, H/ L6 z
  63.     }2 o) P  q$ C7 e3 o
  64.     IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
    7 R5 K8 L; H& _- q+ f# s" Q
  65.     IIC_Wait_Ack();//等待应答( r* p! A2 `' a6 |
  66.     for(i=0;i<len;i++)9 A# m5 v* z) c2 z  Z- m0 r
  67.     {/ b1 ?5 p! o. r/ @  E: P
  68.         IIC_Send_Byte(buf[i]);//发送数据6 y8 Q( D1 r5 D5 P
  69.         if(IIC_Wait_Ack())//等待ACK
    5 ^% b, B( s) T" W. m
  70.         {& I+ g/ h- D: f
  71.             IIC_Stop();/ A- k7 y& Z: F4 [% _
  72.             return 1;
    ( r& r7 Q+ a9 w: ~" f8 `/ U3 w
  73.         }
    % _1 S% z% B% B2 ]
  74.     }
    - b8 w( e. l; i( z9 @, x' r
  75.     IIC_Stop();- F7 t. e: G6 c( a6 N& c
  76.     return 0;
    * F* y6 z* ^! U$ B6 m2 W
  77. }
    3 s) K/ }' b* a6 _, K7 y/ |( Q1 ~# `
  78. //IIC连续读
    3 O  }% P' l3 {; z) A$ b, \9 R* Y2 @$ a
  79. //addr:器件地址
    1 S0 S& S6 {5 l; X) n
  80. //reg:要读取的寄存器地址  |; p3 ~4 r1 T# `/ Q+ |1 U: l
  81. //len:要读取得长度3 Q8 [. ]5 p' ]9 _
  82. //buf:读取到的数据存储区
    3 D# m  g9 z6 V. q$ `- C
  83. //返回值: 0,正常
    " ]0 a9 I1 s* C4 Q8 C
  84. //              其他,错误代码' C$ R# t4 Q8 z  g* e
  85. u8 IIC_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
    & ?! m# Q+ C+ N' I& G8 i& W0 ]" J' l
  86. {" F' l, j, ]. p, [. p" n' w
  87.     IIC_Start();# C4 g2 u/ H, M: O, S
  88.     IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令  r- K# v. I$ z1 r
  89.     if(IIC_Wait_Ack())//等待应答5 D0 _3 Z0 X+ _3 R8 O) @
  90.     {
    8 C5 T) M! T3 [# }/ m0 {& m4 e# k
  91.         IIC_Stop();
    % M4 f9 [* O4 E* I- g
  92.         return 1;
    4 B' m# R" q% S
  93.     }: G; O* ]; g* l" t5 D
  94.     IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
    ( T. ~7 m, X: D9 B3 h  }" @
  95.     IIC_Wait_Ack();//等待应答
    4 `; {. c' s# }2 W  T$ i
  96.     IIC_Start();8 E- b$ M8 S' b3 O# Y$ B8 c3 h
  97.     IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令" I; g) H6 r/ [
  98.     IIC_Wait_Ack();//等待应答
    , U$ r8 B# ~, B# A
  99.     while(len)
    0 u7 o& f. S- L5 _2 t) o/ x
  100.     {4 l6 L% Q- k. w' _
  101.         if(len==1) *buf=IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送nACK
    ( Y1 a& h7 x. E. a/ ]& E# R/ s
  102.         else *buf=IIC_Read_Byte(1);//读数据,发送ACK" n3 [7 u0 s& M$ r4 G* I/ e
  103.         len--;
    * B5 H& G+ R) i/ T% C3 w
  104.         buf++;
    , `" [" u  a2 O/ ^9 o
  105.     }
      T9 ~/ K% o! N5 R# j2 G
  106.     IIC_Stop();//产生一个停止条件
    1 }# ~6 I7 i$ G& L) i% `
  107.     return 0;' i# `/ {6 P; Y& C+ Y9 R, n, R6 y
  108. }
复制代码

' O$ @' ~( e6 u% n9 |
# b8 \0 O: P2 j8 ^  K& m. A/ M5 V- C& @4 j  V( h& z
3.2 MPU6050初始化8 o- v  C, F  M0 q! s
  1. //初始化MPU6050
    9 Y" s9 A4 v3 o  B8 ?7 M/ j) h
  2. //返回值: 0,成功2 U7 H# S  Q9 v- ]! J4 o
  3. //        其他,错误代码
    1 w+ m" Q& {/ U
  4. u8 MPU_Init(void)
    % p& C2 w8 G6 G
  5. {( q; J  g3 ], M$ F* e. t: f
  6.     u8 res;' ?1 T& x2 x5 w2 D  ?/ i8 e
  7.     IIC_Init();//初始化IIC总线
    4 C4 r9 R$ P7 w& N
  8.     IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);//复位MPU6050
    0 J9 `6 a8 ?9 ?  B8 S
  9.     delay_ms(100);
    * ?0 |- a+ v: y" q# G9 x
  10.     IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00);//唤醒MPU6050" U- U' S: a5 u9 s) u
  11.     MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺仪传感器,±2000dps0 k* s( X7 n4 F3 Q5 T6 o' d0 x
  12.     MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度传感器 ±2g
    $ Z  H2 @( X$ u, `
  13.     MPU_Set_Rate(50); //设置采样率50HZ
    9 r0 P$ v8 J; |/ D; T
  14.     IIC_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //关闭所有中断
    5 S& L' m6 U+ [( m' Y  L0 I& Z; P
  15.     IIC_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00);//I2C主模式关闭
    - O( p2 k- e$ F7 Q, v' x
  16.     IIC_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);//关闭FIFO
    ; R% @+ |- k3 ?' U( H
  17.     IIC_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80);//INT引脚低电平有效
    2 U& N/ |5 @! z
  18.     res=IIC_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);3 {3 m: m% ~0 f& R6 x* a0 Q9 @( e
  19.     if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确( O: h  @* U  r; n. @
  20.     {8 H- n9 g- D- Y: l4 M
  21.         IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01);//设置CLKSEL,PLL X 轴为参考$ Q  N/ L  v+ i4 i8 P0 \
  22.         IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00);//加速度陀螺仪都工作
    ' z( j! {* a! |4 l# x0 N$ r
  23.         MPU_Set_Rate(50); //设置采样率为50HZ$ T. M  U! M! s8 k$ U6 k% g, h
  24.     }else return 1;
    7 ^. f8 z+ h) ]0 E8 a$ B' k
  25.     return 0;
    - M# L( k) i0 t
  26. }8 O- y2 O: |+ T( C3 S$ ~5 X
  27. + p! ^. _6 E9 k; z3 ~4 @
  28. //设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围+ Z$ `6 z* y8 a: |( Q- r
  29. //fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps& ]! {# C9 |9 N0 Z0 Q) J+ h4 c
  30. //返回值:0,设置成功6 f/ Z0 X' N' j% Y
  31. //    其他,设置失败6 c* t: C, n: ^! r7 i7 u1 Q
  32. u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)
    . c3 H% u  Q& E* p% t
  33. {" D& t& [7 Y0 @5 K. [3 A( K' o+ p
  34.     return IIC_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围; H/ j9 ^4 Q8 x0 ~7 U9 y# N, p
  35. }6 a1 w) N; C0 ~- E# ^

  36. : U- P4 S8 h0 m. A/ q
  37. //设置MPU6050加速度传感器满量程范围" l  B9 w& d7 j$ d# T! T' ~% n) E1 d* Y
  38. //fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
    ; a2 h0 m6 _2 ]+ C9 ~4 y
  39. //返回值:0,设置成功
    ( o$ ^& \( n2 U$ S1 ?1 a
  40. //    其他,设置失败; y2 S1 C; |/ T/ E! q' `( g
  41. u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)! T- |# G$ L; f; U# n2 ^& p% o0 g
  42. {/ }1 H3 y, u  w2 w" W1 f' Q
  43.     return IIC_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围- M4 C7 }/ L" B% W2 ]$ t
  44. }
    4 H5 w& A% n4 }0 n: K" p  [# W# f; y/ |

  45. 5 t5 @% R' h+ n3 t. S" W
  46. //设置MPU6050的数字低通滤波器
    # @) P8 W$ g. C. Q
  47. //lpf:数字低通滤波频率(Hz): ~, {0 S" Q4 u8 r
  48. //返回值:0,设置成功
    / o2 e( @& g/ S) b1 m* J
  49. //    其他,设置失败
    / _. e' z6 U" G) j6 l
  50. u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf); A' v1 _8 K! d
  51. {
    2 X2 A2 C' ~: A# i; x
  52.     u8 data=0;* t7 j& Y) F; `0 Q- r* S: X, j0 |
  53.     if(lpf>=188) data=1;! L; s& J! ]4 J3 @
  54.     else if(lpf>=98) data=2;
    # c; |+ N) ?: M$ a8 N* [
  55.     else if(lpf>=42) data=2;
    9 a- `7 W2 q, b* L+ i5 B
  56.     else if(lpf>=42) data=3;
    1 O( d4 N$ F% R; _9 c* K
  57.     else if(lpf>=20) data=4;3 \2 N5 k9 p, ]* l, b! p
  58.     else if(lpf>=10) data=5;/ E6 o+ W, o3 p  P% \! d* Z) c+ |
  59.     else data=6;
    " ^! ?6 E: R- r: W  q% a
  60.     return IIC_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器
    2 d' s2 j9 ]. N% ^1 m6 F; G% G
  61. }
    % s, K" \, J0 V: }) ^% n! h1 T
  62. $ v# I0 v8 m, n" v& \
  63. //设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)9 K) |2 c& a# L. F3 V9 J* D, R, n: d
  64. //rate:4~1000(Hz)
    ! V1 g2 N; s% C: j0 f, v  Q
  65. //返回值:0,设置成功
      u" `  B. A# M/ W& ?  s
  66. //    其他,设置失败3 T) x4 _, M/ i1 m; s
  67. u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)9 P6 e. }+ ?" q' ^- v2 ?
  68. {
    % Z! G5 u: Z& j3 s( z5 a
  69.     u8 data;( r1 D+ o: C( ]
  70.     if(rate>1000)rate=1000;
    : U1 B+ }, D% V; ?) t, g
  71.     if(rate<4)rate=4;1 {' a1 p; X4 v# Q& s
  72.     data=1000/rate-1;  k; o2 c" n& a2 G7 e) V" H- y
  73.     data=IIC_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data);  //设置数字低通滤波器
      q* i! d4 \# R5 z+ `& F
  74.     return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半
    % u* }, M5 s+ A- j3 P- r. s5 C
  75. }
复制代码
& Z0 E: z% l5 w# F
3.3 读取MPU6050相关测得原始数据
+ F# {/ g' y4 V3 N0 J
' s6 A# U; ]2 g2 u) ?( g: F( M. s
  1. //得到温度值4 x* ^+ n. `# J; k0 v" e- E- D
  2. //返回值:温度值(扩大了100倍)$ y1 c- C9 O/ ]
  3. short MPU_Get_Temperature(void)
    % c# W- R6 R* H$ a4 Y
  4. {
    * W' ^1 e2 R; y) k2 t. F% @
  5.     u8 buf[2];
    4 L' m" j# N4 a3 L: E
  6.     short raw;  b; o; \  R  G) p/ ^" R+ O( I
  7.         float temp;2 o" D/ G- |5 K& Q/ u6 r' E& h2 K& e
  8.         IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf);4 u8 [/ P2 y3 ?; T# P
  9.     raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];7 e$ y. |8 A: a7 ~2 |
  10.     temp=36.53+((double)raw)/340;0 F' I: g' K1 b, F
  11.     return temp*100;;
    - ]6 Q- i7 A* O" d! c: J( X# ?% j$ g& V
  12. }
    : `1 i0 c' p' k  l! g
  13. //得到陀螺仪值(原始值)
    ' H. `' B! _3 u1 K8 ~5 N: }$ t  N
  14. //gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
    % B& D  `. _2 L5 A. m4 v  P8 ~
  15. //返回值:0,成功
    , n/ v  U/ Z" Y0 q
  16. //    其他,错误代码
    * V- t, _; x. t, e8 t
  17. u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)$ g( f9 f# d( |
  18. {
    - F- @- X3 a2 X& [3 A0 c: Y( ~
  19.     u8 buf[6],res;
    $ u+ q4 \$ d% N
  20.     res=IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);9 `, h  l5 {( Q: N# e
  21.     if(res==0)$ c  t' z0 s& o% m: l% I2 s
  22.     {
    ( {3 Q2 n& E- [
  23.         *gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];- _$ `. B4 j; j4 G8 D
  24.         *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];& g# f8 w& s+ A) b5 f% D
  25.         *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    : O4 a# m% m' n- z
  26.     }5 T7 Q! J0 A6 ^6 U! n) h& c$ A
  27.     return res;1 {/ R% r. m2 i: w
  28. }# U" `' Z* V3 e: J( p
  29. ( |7 y. C: D3 o% I  M- r
  30. //得到加速度值(原始值)' i. J- u6 }" ~  `7 z
  31. //ax,ay,az:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
    9 u3 @9 i9 t& B4 D
  32. //返回值:0,成功
    " ]& N# [+ b* f- w6 i
  33. //    其他,错误代码5 a$ e9 e, {  Q
  34. u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
    $ H% J5 ]4 c5 v( [! ^
  35. {# u4 t2 t9 U3 r  |* M- j3 t. V
  36.     u8 buf[6],res;
    3 ~' \' l  I* y7 i1 J
  37.     res=IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);) p; u! ?9 J: J( G" Q
  38.     if(res==0), \& D( {; _& U
  39.     {
    ! B7 _9 ~8 @' H% f9 \% G4 m0 {
  40.         *ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];2 L( P4 z- ^6 k
  41.         *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
    " }3 y' o# L6 Q2 T2 h5 v
  42.         *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    4 m: z6 V6 i7 C; B7 j- E
  43.     }
    , ^( k" u: i; E+ }9 i# R
  44.     return res;;
    + ~& }) ]3 A8 M- {) |% E0 w, n
  45. }
复制代码
' u! G0 q, ?  S6 k
: P  A& [) h' [
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