MPU6050工作原理及STM32控制MPU6050

1、 MPU6050作原理及STM32控制MPU6050簡介:1.要想知道MPU6050作原理，得先了解下倆個傳感器：陀螺儀傳感器：陀螺儀的原理就是，個旋轉(zhuǎn)物體的所指的向在不受外影響時，是不會改變的。們根據(jù)這個道理，它來保持向。然后多種法讀取軸所指的向，并動將數(shù)據(jù)信號傳給。我們騎車其實也是利了這個原理。輪轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因為車軸有股保持平的量?，F(xiàn)代陀螺儀可以精確地確定運動物體的位的儀器，它在現(xiàn)代航空，航海，航天和中泛使的種儀器。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要部分有機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對藝結(jié)構(gòu)的要求很。70年代提出了現(xiàn)代的基本設(shè)想，到年代以后，就得到了常迅速的發(fā)展，激光陀螺儀也有了很的發(fā)展。具有

2、結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度，作可靠。光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機械式的傳統(tǒng)的陀螺儀，成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。光纖陀螺儀同時發(fā)展的除了環(huán)式外。加速度傳感器：加速度傳感器是種能夠測量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性的測量，利頓第定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。其實說簡單點，在mpu6050中我們陀螺儀傳感器測度，加速度傳感器測加速度MPU-60X0 :MPU-60X0是全球例9軸運動處理傳感器。它集成了3軸MEMS陀螺儀， 3軸ME

3、MS 加速度計，以及個可擴展的數(shù)字運動處理器 DMP（DigitalMotion Processor），可 I2C 接連接個第三的數(shù)字傳感器，如磁計。擴展之后就可以通過其 I2C 或 SPI 接 輸出個 9 軸的信號（SPI 接僅在 MPU-6000 可）。MPU-60X0 也可以通過其 I2C 接 連接慣性的數(shù)字傳感器，如壓傳感器。 MPU-60X0 對陀螺儀和加速度計分別了三個 16 位的 ADC，將其測量的模擬量轉(zhuǎn)化 為可輸出的數(shù)字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運動，傳感器的測量范圍都是戶可控的，陀螺儀可測范圍為250，500，1000，2000/秒（dps），加速度計可測范圍為2，4，

4、8，16g。 個上 1024 字節(jié)的 FIFO，有助于降低系統(tǒng)功耗。 和所有設(shè)備寄存器之間的通信采 400kHz 的 I2C 接或 1MHz 的 SPI 接（SPI 僅 MPU-6000 可）。對于需要速傳輸?shù)膽?yīng)，對寄存器的讀取和中斷可20MHz 的 SPI。 另外，上還內(nèi)嵌了個溫度傳感器和在作環(huán)境下僅有1%變動的振蕩器。 芯尺 440.9mm，采 QFN 封裝（引線形封裝），可承受最 10000g 的沖擊，并有可編程的低通濾波器。 關(guān)于電源，MPU-60X0 可持 VDD 范圍 2.5V5%，3.0V5%，或 3.3V5%。另外 MPU-6050 還有個 VLOGIC 引腳，來為 I2C 輸

5、出提供邏輯電平。VLOGIC 電壓可取 1.85%或者 VDD。數(shù)字運動處理器（DMP）:DMP 從陀螺儀、加速度計以及外接的傳感器接收并處理數(shù)據(jù)，處理結(jié)果可以從DMP 寄存器讀出，或通過 FIFO 緩沖。DMP 有權(quán)使 MPU 的個外部引腳產(chǎn)中斷。 數(shù)據(jù)傳輸:1.I2C原理在上篇博客有詳細講解，在這不再贅述。如果要寫 MPU-60X0 寄存器，主設(shè)備除了發(fā)出開始標(biāo)志（S）和地址位，還要加個 R/W 位，0 為寫，1 為讀。在第 9 個時鐘周期（電平時），MPU-60X0 產(chǎn)應(yīng)答信號。然 后主設(shè)備開始傳送寄存器地址（RA），接到應(yīng)答后，開始傳送寄存器數(shù)據(jù)，然后仍然要有應(yīng) 答信號，依次類推。單字

6、節(jié)寫時序：多字節(jié)寫時序：如果要讀取 MPU-60X0 寄存器的值，先由主設(shè)備產(chǎn)開始信號（S），然后發(fā)送從設(shè) 備地址位和個寫數(shù)據(jù)位，然后發(fā)送寄存器地址，才能開始讀寄存器。緊接著，收到應(yīng)答信號后，主設(shè)備再發(fā)個開始信號，然后發(fā)送從設(shè)備地址位和個讀數(shù)據(jù)位。然后，作為從設(shè) 備的 MPU-60X0 產(chǎn)應(yīng)答信號并開始發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)。通信以主設(shè)備產(chǎn)的拒絕應(yīng)答信號（NACK）和結(jié)束標(biāo)志（P）結(jié)束。拒絕應(yīng)答信號（NACK）產(chǎn)定義為 SDA 數(shù)據(jù)在第 9 個 時鐘周期直為。三STM32控制MPU60501.硬件連接實驗采正點原公司的 AN1507 ATK-MPU6050 六軸傳感器模塊STM32 VCCGNDSDA

7、 GND PB9 PB8 不接 不接SCLINTAD02. 重要寄存器2.1 電源管理寄存器 1 硬件動清零該位了睡眠模式（低功耗），所以我們要清零該位，以進正常作模式TEMP_DIS 于設(shè)置是否使能溫度傳感器，設(shè)置為 0，則使能CLKSEL2:0于選擇系統(tǒng)時鐘源，選擇關(guān)系如表時鐘源內(nèi)部 8M RC 晶振001PLL，使 X 軸陀螺作為參考PLL，使 Y 軸陀螺作為參考PLL，使 Z 軸陀螺作為參考PLL，使外部 32.768Khz 作為參考PLL，使外部 19.2Mhz 作為參考保留010011100101110111關(guān)閉時鐘，保持時序產(chǎn)電路復(fù)位狀態(tài)*默認是使內(nèi)部 8M RC 晶振的，精度不

8、，所以我們般選擇 X/Y/Z 軸陀螺作為參考的 PLL 作為時鐘源，般設(shè)置 CLKSEL=001 即可*2.2 陀螺儀配置寄存器FS_SEL1:0這兩個位，于設(shè)置陀螺儀的滿量程范圍： 0，250/S； 1，500 /S； 2，1000 /S； 3，2000 /S；我們般設(shè)置為 3，即2000 /S，因為陀螺儀的 ADC 為 16 位分辨率，所以得到靈敏度為： 65536/4000=16.4LSB/( /S)2.3 加速度傳感器配置寄存器AFS_SEL1:0這兩個位，于設(shè)置加速度傳感器的滿量程范圍：0，2g； 1，4g； 2，8g； 3，16g；我們般設(shè)置為 0，即2g，因為加速度傳感器的ADC

9、 也是 16 位，所以得到靈敏度為： 65536/4=16384LSB/g2.4 FIFO使能寄存器該寄存器于控制 FIFO 使能，在簡單讀取傳感器數(shù)據(jù)的時候，可以不FIFO，設(shè)置對應(yīng)位為 0 即可禁 FIFO，設(shè)置為 1，則使能 FIFO加速度傳感器的 3 個軸，全由 1個位（ ACCEL_FIFO_EN）控制，只要該位置 1，則加速度傳感器的三個通道都開啟 FIFO2.5 陀螺儀采樣率分頻寄存器該寄存器于設(shè)置 MPU6050 的陀螺儀采樣頻率，計算公式為： 采樣頻率 = 陀螺儀輸出頻率 / (1+SMPLRT_DIV)這陀螺儀的輸出頻率，是 1Khz 或者 8Khz，與數(shù)字低通濾波器（ D

10、LPF）的設(shè)置有關(guān)，當(dāng) DLPF_CFG=0/7 的時候，頻率為 8Khz，其他情況是 1Khz。且 DLPF 濾波頻率般設(shè)置為采樣率的半。采樣率，我們假定設(shè)置為 50Hz，那么 SMPLRT_DIV=1000/50-1=192.6 配置寄存器這的加速度傳感器，輸出速率（ Fs）固定是 1Khz，速度傳感器的輸出速率（ Fs），則根據(jù) DLPF_CFG 的配置有所不同。般我們設(shè)置速度傳感器的帶寬為其采樣率的半，如前所說的，如果設(shè)置采樣率為 50Hz，那么帶寬就應(yīng)該設(shè)置為 25Hz，取近似值 20Hz，就應(yīng)該設(shè)置 DLPF_CFG=1002.7 電源管理寄存器 2LP_WAKE_CTRL 于控制

11、低功耗時的喚醒頻率剩下的 6 位，分別控制加速度和陀螺儀的x/y/z軸是否進待機模式，這我們?nèi)慷疾贿M待機模式，所以全部設(shè)置為0 即可2.8 陀螺儀數(shù)據(jù)輸出寄存器通過讀取這6個寄存器，就可以讀到陀螺儀 x/y/z 軸的值，如 x 軸的數(shù)據(jù)，可以通過讀取0X43（ 8 位）和 0X44（低 8 位）寄存器得到，其他軸以此類推2.9 加速度傳感器數(shù)據(jù)輸出寄存器 通過讀取這6個寄存器，就可以讀到加速度傳感器 x/y/z 軸的值，如讀 x 軸的數(shù)據(jù)，可以通過讀取 0X3B（ 8 位）和0X3C（低8位）寄存器得到，其他軸以此類推2.10 溫度傳感器數(shù)據(jù)輸出寄存器溫度換算公式為：Temperature

12、= 36.53 + regval/340溫度傳感器值2.11 中斷使能寄存器OT_EN 該位置 1，該位使能運動檢測（Motiondetection）產(chǎn)中斷。FIFO_OFLOW_EN該位置1，該位使能FIFO緩沖區(qū)溢出產(chǎn)中斷。I2C_MST_INT_EN該位置1，該位使能I2C主機所有中斷源產(chǎn)中斷。DATA_RDY_EN 該位置 1，該位使能數(shù)據(jù)就緒中斷（ Data Ready interrupt），所有的傳感器寄存器寫操作完成時都會產(chǎn)關(guān)閉所有中斷則給此寄存器賦值0X003. 軟件驅(qū)動3.1 通過IIC對MPU6050寄存器進讀寫/IIC寫個字節(jié)/reg:寄存器地址數(shù)據(jù)/data:/返回值:

13、 0,正常/其他,錯誤代碼IIC_Write_Byte( reg, data)u8u8u81 0 /發(fā)送器件地址+寫命令if(IIC_Wait_Ack()/等待應(yīng)答IIC_Stop();return 1;if(IIC_Wait_Ack()IIC_Stop();return 1;IIC_Stop(); IIC_Read_Byte( reg)res;u8IIC_Start();IIC_Send_Byte(MPU_ADDR )| );1 0 /發(fā)送器件地址+寫命令I(lǐng)IC_Wait_Ack();/等待應(yīng)答IIC_Send_Byte(reg);/寫寄存器地址IIC_Wait_Ack();/等待應(yīng)答IIC

14、_Start();1 1 /發(fā)送期間地址+讀命令I(lǐng)IC_Wait_Ack();/等待應(yīng)答res=IIC_Read_Byte( );return/返回值: 0,正常/其他，錯誤代碼IIC_Write_Len( addr, reg, len, *buf)u8u8u8u8u8i;u8IIC_Start();IIC_Send_Byte(addr )| );IIC_Stop();return 1;IIC_Send_Byte(reg);/寫寄存器地址IIC_Wait_Ack();/等待應(yīng)答(i= ;ilen;i+)for0IIC_Stop();return 1;/其他，錯誤代碼IIC_Read_Len(

15、addr, reg, len, *buf)IIC_Start(); IIC_Send_Byte(addr )| );1 0 /發(fā)送器件地址+寫命令I(lǐng)IC_Stop();return 1;IIC_Send_Byte(reg);/寫寄存器地址IIC_Wait_Ack();/等待應(yīng)答IIC_Start();IIC_Send_Byte(addr )| );1 1 /發(fā)送器件地址+讀命令I(lǐng)IC_Wait_Ack();/等待應(yīng)答while(len)if1else1 /讀數(shù)據(jù)，發(fā)送ACK3.2 MPU6050初始化/初始化MPU6050/返回值: 0,成功/其他,錯誤代碼)IIC_Write_Byte(MP

16、U_PWR_MGMT1_REG,);0X80 /復(fù)位MPU6050delay_ms( );100IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,);0X00 /喚醒MPU6050MPU_Set_Gyro_Fsr( );3/陀螺儀傳感器,2000dps/加速度傳感器 2gMPU_Set_Accel_Fsr( );0MPU_Set_Rate( );50 /設(shè)置采樣率50HZ/關(guān)閉所有中斷);0X00 /I2C主模式關(guān)閉);0X00 /關(guān)閉FIFO);0X80 /INT引腳低電平有效res IIC_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);=(res MPU_ADD

17、R)if=/器件ID正確IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X01 /設(shè)置CLKSEL,PLL X 軸為參考0X00 /加速度陀螺儀都作MPU_Set_Rate( );50 /設(shè)置采樣率為50HZ;/ 其他,設(shè)置失敗u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)IIC_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr );return3 /設(shè)置陀螺儀滿量程范圍/設(shè)置MPU6050加速度傳感器滿量程范圍/fsr:0,2g;1,4g;2,8g;3,16g /fsr:0,2g;1,

18、4g;2,8g;3,16g/ 其他,設(shè)置失敗u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)IIC_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr );return3 /設(shè)置加速度傳感器滿量程范圍);)return/返回值:0,設(shè)置成功;if4=4/rate ;data=1000-1/設(shè)置數(shù)字低通濾波器MPU_Set_LPF(rate/ );return2/動設(shè)置LPF為采樣率的半3.3 讀取MPU6050相關(guān)測得原始數(shù)據(jù) /返回值:溫度值(擴了100倍)short MPU_Get_Temperature(void)buf ;u82short raw;temp;floatIIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG, ,buf);2raw=( )buf )|buf ;081temp=36.53+(double)raw)/ ;340temp* ;returnu866if0*gx=( )buf )|bu