MPU6050的初始化

传感器简介以及用法

• MPU6050是运动处理传感器，它集成了3轴陀螺仪，3轴加速度计以及DMP，其中的DMP是一个可通过IIC接口扩展的数字运动处理器。
  
• 对于DMP可以用 InvenSense 公司提供的资料库，使MPU6050可以解算出姿态，通过IIC接口直接输出陀螺仪和加速度数据融合后的四元数，减轻了处理器的负荷，非常适合简单的开发应用。但是，使用DMP的这种硬件解算也存在问题，有时会无法读出数据，因此，在四轴的应用中通常都会采用软件解算，常见的姿态解算方法有：非线性互补滤波算法，卡尔曼滤波算法，Mahony互补滤波算法（可参见Crazypony的开源项目）。
• MPU6050通过IIC协议与处理器进行通信。我使用STM32时通常采用软件模拟IIC的方式。

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硬件接口

接着来了解一下MPU6050的引脚，通过一个芯片的硬件接口及定义，我们就可以大概的了解到芯片的主要功能，再去搜索芯片手册的时，就可以着重的按照这些信息去检索。

引脚	名称	说明
1	VCC	电源输入
2	GND	地线
3	IIC_SDA	IIC通信数据线
4	IIC_SCL	IIC通信时钟线
5	INT	中断输出
6	AD0	地址设置: ID：0x68(AD0=0)、 0x69(AD0=1)

• 6050的供电电压支持2.5v、3.0v、3.3v，一般的模块都会加一个稳压芯片如：662K 使6050兼容5V以及3.3V供电
• MPU6050有一个可编程的中断系统，可在INT中断引脚上产生中断信号。可编程的主要中断源有：自由落体中断，静止中断……

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寄存器的查阅

• MPU6050的所有寄存器都可以在官方文档“MPU-6000 and MPU-6050 Register Map and Descriptions”中找到，平时使用中最为重要的有以下几种：电源管理寄存器1和2、陀螺仪配置寄存器、陀螺仪采样率分频寄存器、加速度传感器配置寄存器、配置寄存器。

以电源管理寄存器为例：

• 寄存器地址：0x6B（Hex）或107（十进制）。
• 表格后面的几位Bit7~Bit0代表八位二进制，给该寄存器赋值就是改变这几位的值。各个位代表的意义可看表下方的说明：如DEVICE_RESET ：When set to 1, this bit resets all internal registers to their default values.The bit automatically clears to 0 once the reset is done.表明DEVICE_RESET被置1时芯片就会将所有内部寄存器复位。
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驱动程序

对MPU6050的初始化驱动就是通过IIC的协议，对MPU6050的寄存器进行初始化配置，我选择配置的有：

• 设置电源管理寄存器1（0X6B）,复位MPU6050 （下面举例）
• 设置陀螺仪配置寄存器（0X1B），将量程设置为 2000dps
• 设置加速度计配置寄存器（0X1C），将量程设置为 2g
• 设置采样频率分频器（0X19），将采样率设置为50Hz
• 设置中断使能寄存器（0X38），关闭中断
• 设置电源管理寄存器2（0X6C），使加速度陀螺仪都工作

//以下函数通过IIC协议，修改MPU6050的电源管理寄存器，实现复位

//其中的（IIC_……）函数为IIC通信函数，可从名字中了解大致功能，具体应用可参见IIC通信协议的内容

char MPU_Reset()
{
    IIC_Start(); 
    IIC_Send_Byte((0x68<<1)|0);   //发送器件地址+写命令  
    if(IIC_Wait_Ack())
    {
        IIC_Stop();      
        return 1;       
    }
    IIC_Send_Byte(0x6B);   //写寄存器地址，选择电源管理寄存器1
    IIC_Wait_Ack(); 
    IIC_Send_Byte(0x80);   //发送数据(1000 0000)第七位为1，复位
    if(IIC_Wait_Ack())
    {
        IIC_Stop();  
        return 1;        
    }        
   IIC_Stop();   
    return 0;
}

按照相同的方法对其余的寄存器进行配置之后，MPU6050就可以正常工作了。接下来的任务就是不断读取它的数据,计算出芯片的姿态了。。。

读取原始数据

使用IIC协议读取以上寄存器的值，每个轴的值由16位二进制表示（0–65535），以X轴为例：ACCEL_XOUT[15：8]、ACCEL_XOUT[7：0]分别为X轴加速度的高八位和低八位，每次读取八位再将它们拼起来即可。

ax=( (unsigned int)buffer[0]<<8 ) | buffer[1];  

此时就获得了MPU6050输出的ADC值了，它是以LSB为单位的，而不是以实际值的 g 为单位，它对应的实际值与你在初始化的时候设置的量程有关。比如说我们设置的量程是+-2g,那对应的灵敏度=65536/4 LSB/g , 那么实际的加速度值=ADC的值LSB / 16384 LSB/g

通过这些我们就可以得到原始数据了，下面就是姿态解算的问题了。DMP的驱动官方有，网上也已经有人移植到了STM32上面，简单使用效果还差强人意，但是用到对稳定性要求较高的四轴上的时候就不够了，我们可不想四轴飞着飞着抽搐一下，那可怪吓人。所以，在四轴的姿态解算里，通常都是使用一些滤波算法和融合算法来对原始数据进行处理，，

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