STM32----MPU6050
创始人
2025-05-30 05:46:11
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前言:最近几个月没有写文章了,因为这学期的事情真的有点多,但是想了想,文章还是要更新,总结自己学习的知识,真的很重要!!!

废话不多说,正文开始:
1.MPU6050的简介

MPU6050 是 InvenSense 公司推出的全球首款整合性 6 轴运动处理组件,相较于多组件方案,免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题,减少了安装空间。MPU6050 内部整合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器,并且含有一个第二 IIC 接口,可用于连接外部磁力传感器即AUX_CL 和 AUX_DA,并利用自带的数字运动处理器(DMP: DigitalMotion Processor)硬件加速引擎,通过主 IIC 接口,向应用端输出完整的 9 轴融合演算数据。有了 DMP,我们可以使用 InvenSense 公司提供的运动处理资料库,非常方便的实现姿态解算,降低了运动处理运算对操作系统的负荷,同时大大降低了开发难度。

2.初始化步骤以及寄存器的介绍

(i)首先要初始化IIC的通讯协议,初始化SCL和SDA接口,确保mpu6050可以进行和STM32主板进行通信。

(ii)复位MPU6050然唤醒MPU6050

当复位MPU6050的时候,将Bit7【DEVICE_RESET】置为1,使得其复位,与此同时,SLEEP位则会变为1【1:睡眠模式 0:正常工作模式】,所以需要唤醒MPU6050,将改为置为0,进行下一步的操作,TEMP_DIS 用于设置是否使能温度传感器,设置为 0,则使能。

MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);	//复位MPU6050
delay_ms(100);
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00);	//唤醒MPU6050 

(iii)初始化陀螺仪传感器【角速度传感器】

 

 该寄存器需要关注的是FS_SEL这两位,这是角速度量程的范围

 这个陀螺仪满量程的概念是:

量程指的是最大量程,比如,选择的是FS_SEL  ==  2  --->±1000°/s,每秒1000以内都可以检验出来,但当大于1000°的时候,就无法进行检测。

(iv)加速度传感器

 和上面同理,关注FS_SEL这两位。

 eg:   2g == 两个重力加速度 = 19.6m/s²,以此类推,确定最大量程。

灵敏度为:65536(2^16)/4000(2000*2)=16384LSB/g。

但一般我们使用mpu6050选择的是 ±1000°/s和±2g。

    MPU_Set_Gyro_Fsr(3);					//陀螺仪传感器,±2000dpsMPU_Set_Accel_Fsr(0);					//加速度传感器,±2g

(v)FIFO使能寄存器

 将ACCEL_FIFO_EN设置为1,则开启FIFO,则开启加速度传感器的三个位,设置为0,则关闭FIFO。角速度的传感器需要自己单个控制开启与否。

MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);	//关闭FIFO

(vi) 陀螺仪采样率分频寄存器

                        公式为 :采样频率=陀螺仪输出频率/1+SMPLRT_DIV 一般陀螺仪的输出频率为1khz或者8khz,这个由数字低通滤波器来决定,当采样频率为50hz的时候,则当前的SMPLRT_DIV为(1000/50-1 = 19)。

(vii)配置寄存器

主要看的低三位的设置:

 

 一般设置的带宽 = 采样频率/2。

(viii)加速度输出寄存器,陀螺仪输出寄存器,温度输出寄存器

 

温度换算公式为:
Temperature = 36.53 + regval/340。
 

 这三个都是输出传感器的数值,高字节在前,低字节在后。

//得到温度值
//返回值:温度值(扩大了100倍)
short MPU_Get_Temperature(void)
{u8 buf[2]; short raw;float temp;MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf); raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  temp=36.53+((double)raw)/340;  return temp*100;;
}
//得到陀螺仪值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
{u8 buf[6],res;  res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);if(res==0){*gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];  *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];} 	return res;;
}
//得到加速度值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
{u8 buf[6],res;  res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);if(res==0){*ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];  *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];} 	return res;;
}

 理解一行代码:

((u16)buf[0]<<8)|buf[1]

将buf[0]强制转换为16int型的数据,然后将其左移八位,使得低八位空出来,将buf[1]的八位移入,添到低八位,构成16位的数据,然后输送出来。

(ix)DMP简单解释

DMP会将陀螺仪传感器以及加速度传感器的数值传送出来,借助DMP输出四元数【q30格式】,即放大了2的30次方,所以需要除回来。

        q0 = quat[0] / q30;    //q30格式转换为浮点数
        q1 = quat[1] / q30;
        q2 = quat[2] / q30;
        q3 = quat[3] / q30; 

 然后借助公式转换为角度。除以57.3为了将弧度转化为角度

         *pitch = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3;    // pitch
        *roll  = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3;    // roll
        *yaw   = atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3;    //yaw

 注:如果需要OLED显示,只需要正常的配置一个OLED的IIC通信,然后设定好你需要的字符大小,然后设置相应的需要的字体以及变量,从而可以显示在显示屏上面,,或者你也可以选择串口1printf输出出来。

实物图:

 

 

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