MPU6050 是 InvenSense 公司推出的整合性 6 軸運動處理組件，其內(nèi)部整合了 3 軸陀螺儀和 3 軸加速度傳感器，并且含有一個IIC 接口， 可用于連接外部磁力傳感器，并利用自帶的數(shù)字運動處理器（DMP: Digital Motion Processor） 硬件加速引擎，通過主 IIC 接口，向應(yīng)用端輸出完整的 9 軸融合演算數(shù)據(jù)。

InvenSense 公司提供了一套基于DMP的運動處理驅(qū)動庫，可大大降低單片機對動處理運算的負荷，同時也大大降低了編程難度。該模塊廣泛運用于飛控、計步等電子產(chǎn)品中。

1、模塊來源

模塊實物展示：

資料下載鏈接：
https://pan.baidu.com/s/1dNDqcp76L9QdM7iSZYfz_A
提取碼：4eum

2 、規(guī)格參數(shù)

工作電壓：3-5V(模塊帶有LDO)

工作電流：5MA

通信接口：IIC

以上信息見廠家資料文件

3、移植過程

我們的目標(biāo)是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【獲取當(dāng)前傳感器的偏移角度功能】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

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

【 2 】 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）

【 3 】 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2000dps

【 4 】 加速度傳感器配置寄存器（0x1C）這里選擇正負2g

【 5 】 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

【 6 】 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

【 7 】 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）

【 8 】 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)

3.2引腳選擇

模塊接線圖

3.3移植至工程

工程模板參考入門手冊的工程模板

移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_mpu6050.c與bsp_mpu6050.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。

在文件bsp_mpu6050.c中，編寫如下代碼。

/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #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。

/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #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_8 #define GPIO_SCL GPIO_PIN_9 //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

然后我們導(dǎo)入工程

動圖過大無法導(dǎo)入，請移步網(wǎng)頁查看

https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dwx-cw32f030c8t6/module/sensor/mpu6050-six-axis-sensor.html

4、移植驗證

在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。

/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #include "board.h" #include "stdio.h" #include "bsp_uart.h" #include "bsp_mpu6050.h" #include "inv_mpu.h" int32_t main(void) { board_init(); // 開發(fā)板初始化 uart1_init(115200); // 串口1波特率115200 float pitch=0,roll=0,yaw=0; //歐拉角 printf("startrn"); //MPU6050初始化 MPU6050_Init(); //DMP初始化 while( mpu_dmp_init() ) { printf("dmp errorrn"); delay_ms(200); } printf("Initialization Data Succeed rn"); while(1) { //獲取歐拉角 if( mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw) == 0 ) { printf("rnpitch =%.2frn", pitch); printf("rnroll =%.2frn", roll); printf("rnyaw =%.2frn", yaw); } delay_ms(20);//根據(jù)設(shè)置的采樣率，不可設(shè)置延時過大 } }

移植現(xiàn)象：串口輸出偏航角、俯仰角、翻滾角。

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1Ts1A7Eqng7yCa2YabmI6_A?pwd=LCKF

提取碼：LCKF

審核編輯 黃宇