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MPU6050：精准的运动传感器

MUP6050简介

首先mpu6050是由三个陀螺仪和三个加速度传感器组成的6轴运动处理组件（如下图所示）。mpu6050还含有两个IIC接口，一个可作为主接口给单片机传输数据，另一个可以接入外部磁力传感器。

mpu6050的输出形式为数字形式输出6轴或9轴1的旋转矩阵，四元数，欧拉角公式的融合演算数据（需要DMP2支持）

MPU6050与单片机接线

端口 连接
VCC 接3.3V或5V电源
GND 接地
SCL 作为从机，接单片机的I2C2_SCL
SDA 作为从机，接单片机的I2C2_SDA
XDA 辅助IIC用来连接其他器件，不需要连接单片机
XCL 辅助IIC用来连接其他器件，不需要连接单片机
AD0 地址管脚（可以不接单片机）
INT 中断引脚（可以不接单片机）

MPU6050作为一个IIC从机设备的时候，有8位地址，高7位的地址是固定的，就是WHOAMI寄存器的默认——0x68，最低的一位是由AD0的连线决定的.
AD0接GND时候，高8位的最后一位是0 所以整个iic从几地址就是0x68；
AD0接VCC时候，高8位的最后一位是1 所以整个iic从几地址就是0x69.
四、程序里需要知道的

MPU6050的代码实现（以keil5软件为例）

MPU6050 IIC配置

  1. 初始化IIC接口（初始化与mpu6050连接的SDA与SCL数据线）
void MPU_IIC_Init(void)
{					     
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//先使能外设IO PORTB时钟 
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;	 // 端口配置，这里以我连接的SDA与SCL为例
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIO 
	
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11);						 //PB10,PB11 输出高，都置高可以使模块处于待机模式
 
}
  1. IIC开始信号（SCL为高电平，SDA由高向低跳变开始传输数据）
void MPU_IIC_Start(void)
{
	MPU_SDA_OUT();     //sda线输出
	MPU_IIC_SDA=1;	  	  
	MPU_IIC_SCL=1;
	MPU_IIC_Delay();
 	MPU_IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
	MPU_IIC_Delay();
	MPU_IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}
  1. IIC开始信号（SCL为高电平，SDA由低向高跳变开始传输数据）
void MPU_IIC_Stop(void)
{
	MPU_SDA_OUT();//sda线输出
	MPU_IIC_SCL=0;
	MPU_IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
 	MPU_IIC_Delay();
	MPU_IIC_SCL=1; 
	MPU_IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
	MPU_IIC_Delay();							   	
}
  1. 等待信号接收
u8 MPU_IIC_Wait_Ack(void)//返回值为1接收失败；返回值为0接收成功
{
	u8 ucErrTime=0;
	MPU_SDA_IN();      //SDA设置为输入  
	MPU_IIC_SDA=1;MPU_IIC_Delay();	   
	MPU_IIC_SCL=1;MPU_IIC_Delay();	 
	while(MPU_READ_SDA)
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			MPU_IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	MPU_IIC_SCL=0;//时钟输出0 	   
	return 0;  
}
  1. 产生ACK应答
void MPU_IIC_Ack(void)
{
	MPU_IIC_SCL=0;
	MPU_SDA_OUT();
	MPU_IIC_SDA=0;
	MPU_IIC_Delay();
	MPU_IIC_SCL=1;
	MPU_IIC_Delay();
	MPU_IIC_SCL=0;
}
  1. 产生ACK应答
void MPU_IIC_NAck(void)
{
	MPU_IIC_SCL=0;
	MPU_SDA_OUT();
	MPU_IIC_SDA=1;
	MPU_IIC_Delay();
	MPU_IIC_SCL=1;
	MPU_IIC_Delay();
	MPU_IIC_SCL=0;
}

MPU6050初始化

代码来自b站大佬“晴时箫声”

u8 MPU_Init(void)
{ 
  u8 res;
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//使能AFIO时钟 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//先使能外设IO PORTA时钟 
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;	 // 端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIOA

	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);//禁止JTAG,从而PA15可以做普通IO使用,否则PA15不能做普通IO!!!
	
	MPU_AD0_CTRL=0;			//控制MPU6050的AD0脚为低电平,从机地址为:0X68
	
	MPU_IIC_Init();//初始化IIC总线
	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 
	MPU_Set_Gyro_Fsr(3);					//陀螺仪传感器,±2000dps
	MPU_Set_Accel_Fsr(0);					//加速度传感器,±2g
	MPU_Set_Rate(50);						//设置采样率50Hz
	MPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00);	//关闭所有中断
	MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00);	//I2C主模式关闭
	MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);	//关闭FIFO
	MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80);	//INT引脚低电平有效
	res=MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
	if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确
	{
		MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01);	//设置CLKSEL,PLL X轴为参考
		MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00);	//加速度与陀螺仪都工作
		MPU_Set_Rate(50);						//设置采样率为50Hz
 	}else return 1;
	return 0;
}

所调用的函数

u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)
{
	return MPU_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围  
}

u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)
{
	return MPU_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围  
}

8 MPU_Set_LPF(u16 lpf)
{
	u8 data=0;
	if(lpf>=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 MPU_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器  
}

u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)
{
	u8 data;
	if(rate>1000)rate=1000;
	if(rate<4)rate=4;
	data=1000/rate-1;
	data=MPU_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data);	//设置数字低通滤波器
 	return MPU_Set_LPF(rate/2);	//自动设置LPF为采样率的一半
}

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;;
}

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;;
}

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;;
}

u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
	u8 i; 
    MPU_IIC_Start(); 
	MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	if(MPU_IIC_Wait_Ack())	//等待应答
	{
		MPU_IIC_Stop();		 
		return 1;		
	}
    MPU_IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答
	for(i=0;i<len;i++)
	{
		MPU_IIC_Send_Byte(buf[i]);	//发送数据
		if(MPU_IIC_Wait_Ack())		//等待ACK
		{
			MPU_IIC_Stop();	 
			return 1;		 
		}		
	}    
    MPU_IIC_Stop();	 
	return 0;	
} 

u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{ 
 	MPU_IIC_Start(); 
	MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	if(MPU_IIC_Wait_Ack())	//等待应答
	{
		MPU_IIC_Stop();		 
		return 1;		
	}
    MPU_IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答
    MPU_IIC_Start();
	MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令	
    MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
	while(len)
	{
		if(len==1)*buf=MPU_IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送nACK 
		else *buf=MPU_IIC_Read_Byte(1);		//读数据,发送ACK  
		len--;
		buf++; 
	}    
    MPU_IIC_Stop();	//产生一个停止条件 
	return 0;	
}

u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data) 				 
{ 
    MPU_IIC_Start(); 
	MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	if(MPU_IIC_Wait_Ack())	//等待应答
	{
		MPU_IIC_Stop();		 
		return 1;		
	}
    MPU_IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
	MPU_IIC_Send_Byte(data);//发送数据
	if(MPU_IIC_Wait_Ack())	//等待ACK
	{
		MPU_IIC_Stop();	 
		return 1;		 
	}		 
    MPU_IIC_Stop();	 
	return 0;
}

u8 MPU_Read_Byte(u8 reg)
{
	u8 res;
    MPU_IIC_Start(); 
	MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
    MPU_IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答
    MPU_IIC_Start();
	MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送器件地址+读命令	
    MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
	res=MPU_IIC_Read_Byte(0);//读取数据,发送nACK 
    MPU_IIC_Stop();			//产生一个停止条件 
	return res;		
}

以上代码就可以使mpu6050正常工作了。

  1. 输出9轴需要外接磁传感器 ↩︎

  2. 官方自带的数字运动处理器 ↩︎

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