STM32控制MPU6050
STM32控制MPU6050
1.硬件连接
实验采用正点原子公司的 AN1507 ATK-MPU6050 六轴传感器模块
MPU6050 STM32
VCC <---> VCC
GND <---> GND
SDA <---> PB9
SCL <---> PB8
INT <---> 不接
AD0 <---> 不接
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2. 重要寄存器
2.1 电源管理寄存器 1
DEVICE_RESET 位用来控制复位，设置为 1，复位 MPU6050，复位结束后， MPU
硬件自动清零该位
SLEEEP 位用于控制 MPU6050 的工作模式，复位后，该位为 1，即进
入了睡眠模式（低功耗），所以我们要清零该位，以进入正常工作模式
TEMP_DIS 用于设置是否使能温度传感器，设置为 0，则使能
CLKSEL[2:0]用于选择系统时钟源，选择关系如表
| CLKSEL[2:0] | 时钟源 |
|---|---|
| 000 | 内部 8M RC 晶振 |
| 001 | PLL，使用 X 轴陀螺作为参考 |
| 010 | PLL，使用 Y 轴陀螺作为参考 |
| 011 | PLL，使用 Z 轴陀螺作为参考 |
| 100 | PLL，使用外部 32.768Khz 作为参考 |
| 101 | PLL，使用外部 19.2Mhz 作为参考 |
| 110 | 保留 |
| 111 | 关闭时钟，保持时序产生电路复位状态 |
**默认是使用内部 8M RC 晶振的，精度不高，所以我们一般选择 X/Y/Z 轴陀螺作为参考
的 PLL 作为时钟源，一般设置 CLKSEL=001 即可**
2.2 陀螺仪配置寄存器
FS_SEL[1:0]这两个位，用于设置陀螺仪的满量程范围： 0，±250°
/S； 1，±500° /S； 2，±1000° /S； 3，±2000° /S；我们一般设置为 3，即±2000° /S，因
为陀螺仪的 ADC 为 16 位分辨率，所以得到灵敏度为： 65536/4000=16.4LSB/(° /S)
2.3 加速度传感器配置寄存器
AFS_SEL[1:0]这两个位，用于设置加速度传感器的满量程范围： 0，
±2g； 1，±4g； 2，±8g； 3，±16g；我们一般设置为 0，即±2g，因为加速度传感器的
ADC 也是 16 位，所以得到灵敏度为： 65536/4=16384LSB/g
2.4 FIFO使能寄存器
该寄存器用于控制 FIFO 使能，在简单读取传感器数据的时候，可以不用 FIFO，设置
对应位为 0 即可禁止 FIFO，设置为 1，则使能 FIFO
加速度传感器的 3 个轴，全由 1
个位（ ACCEL_FIFO_EN）控制，只要该位置 1，则加速度传感器的三个通道都开启 FIFO
2.5 陀螺仪采样率分频寄存器
该寄存器用于设置 MPU6050 的陀螺仪采样频率，计算公式为：
采样频率 = 陀螺仪输出频率 / (1+SMPLRT_DIV)
这里陀螺仪的输出频率，是 1Khz 或者 8Khz，与数字低通滤波器（ DLPF）的设置有关，
当 DLPF_CFG=0/7 的时候，频率为 8Khz，其他情况是 1Khz。而且 DLPF 滤波频率一般设置
为采样率的一半。采样率，我们假定设置为 50Hz，那么 SMPLRT_DIV=1000/50-1=19
2.6 配置寄存器
数字低通滤波器（ DLPF）的设置位，即： DLPF_CFG[2:0]，加速
度计和陀螺仪，都是根据这三个位的配置进行过滤的。 DLPF_CFG 不同配置对应的过滤情
况如表: 
这里的加速度传感器，输出速率（ Fs）固定是 1Khz，而角速度传感器的输出速率（ Fs），
则根据 DLPF_CFG 的配置有所不同。一般我们设置角速度传感器的带宽为其采样率的一半，
如前面所说的，如果设置采样率为 50Hz，那么带宽就应该设置为 25Hz，取近似值 20Hz，
就应该设置 DLPF_CFG=100
2.7 电源管理寄存器 2
LP_WAKE_CTRL 用于控制低功耗时的唤醒频率
剩下的 6 位，分别控制加速度和陀螺仪的x/y/z轴是否进入待机模式，这里我们全部都不进入待机模式，所以全部设置为 0 即可
2.8 陀螺仪数据输出寄存器
通过读取这6个寄存器，就可以读到陀螺仪 x/y/z 轴的值，比如 x 轴的数据，可以通过读取
0X43（高 8 位）和 0X44（低 8 位）寄存器得到，其他轴以此类推
2.9 加速度传感器数据输出寄存器
通过读取这6个寄存器，就可以读到加速度传感器 x/y/z 轴的值，比如读 x 轴的数据，可以通过读取 0X3B（高 8 位）和0X3C（低8位）寄存器得到，其他轴以此类推
2.10 温度传感器数据输出寄存器
温度传感器的值，可以通过读取 0X41（高 8 位）和 0X42（低 8 位）寄存器得到，
温度换算公式为：
Temperature = 36.53 + regval/340
其中， Temperature 为计算得到的温度值，单位为℃， regval 为从 0X41 和 0X42 读到的
温度传感器值
2.11 中断使能寄存器
OT_EN 该位置 1，该位使能运动检测（Motiondetection）产生中断。
FIFO_OFLOW_EN该位置1，该位使能FIFO缓冲区溢出产生中断。
I2C_MST_INT_EN该位置1，该位使能I2C主机所有中断源产生中断。
DATA_RDY_EN 该位置 1，该位使能数据就绪中断（ Data Ready interrupt），所有的传感器寄存器写操作完成时都会产生
关闭所有中断则给此寄存器赋值0X00
3. 软件驱动
3.1 通过IIC对MPU6050寄存器进行读写
//IIC写一个字节
//reg: 寄存器地址
//data: 数据
//返回值: 0,正常
// 其他,错误代码
u8 IIC_Write_Byte(u8 reg,u8 data)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令
if(IIC_Wait_Ack()) //等待应答
{
IIC_Stop();
return 1;
}
IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
IIC_Wait_Ack(); //等待应答
IIC_Send_Byte(data);//发送数据
if(IIC_Wait_Ack()) //等待ACK
{
IIC_Stop();
return 1;
}
IIC_Stop();
return 0;
}
//IIC读一个字节
//reg:寄存器地址
//返回值:读到的数据
u8 IIC_Read_Byte(u8 reg)
{
u8 res;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令
IIC_Wait_Ack();//等待应答
IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
IIC_Wait_Ack();//等待应答
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送期间地址+读命令
IIC_Wait_Ack();//等待应答
res=IIC_Read_Byte(0);//读取数据，发送nACK
IIC_Stop();//产生一个停止条件
return res;
}
//IIC连续写
//addr:器件地址
//reg: 寄存器地址
//len: 写入长度
//buf: 数据区
//返回值: 0,正常
// 其他，错误代码
u8 IIC_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
u8 i;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
if(IIC_Wait_Ack())//等待应答
{
IIC_Stop();
return 1;
}
IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
IIC_Wait_Ack();//等待应答
for(i=0;i//发送数据
if(IIC_Wait_Ack())//等待ACK
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_Stop();
return 0;
}
//IIC连续读
//addr:器件地址
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取得长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值: 0,正常
// 其他，错误代码
u8 IIC_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
if(IIC_Wait_Ack())//等待应答
{
IIC_Stop();
return 1;
}
IIC_Send_Byte(reg);//写寄存器地址
IIC_Wait_Ack();//等待应答
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令
IIC_Wait_Ack();//等待应答
while(len)
{
if(len==1) *buf=IIC_Read_Byte(0);//读数据，发送nACK
else *buf=IIC_Read_Byte(1);//读数据，发送ACK
len--;
buf++;
}
IIC_Stop();//产生一个停止条件
return 0;
} - 1
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3.2 MPU6050初始化
//初始化MPU6050
//返回值: 0,成功
// 其他,错误代码
u8 MPU_Init(void)
{
u8 res;
IIC_Init();//初始化IIC总线
IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);//复位MPU6050
delay_ms(100);
IIC_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
IIC_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //关闭所有中断
IIC_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00);//I2C主模式关闭
IIC_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);//关闭FIFO
IIC_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80);//INT引脚低电平有效
res=IIC_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确
{
IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01);//设置CLKSEL,PLL X 轴为参考
IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00);//加速度陀螺仪都工作
MPU_Set_Rate(50); //设置采样率为50HZ
}else return 1;
return 0;
}
//设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围
//fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)
{
return IIC_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围
}
//设置MPU6050加速度传感器满量程范围
//fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)
{
return IIC_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围
}
//设置MPU6050的数字低通滤波器
//lpf:数字低通滤波频率(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf)
{
u8 data=0;
if(lpf>=188) data=1;
else if(lpf>=98) data=2;
else if(lpf>=42) data=2;
else if(lpf>=42) data=3;
else if(lpf>=20) data=4;
else if(lpf>=10) data=5;
else data=6;
return IIC_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器
}
//设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)
//rate:4~1000(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)
{
u8 data;
if(rate>1000)rate=1000;
if(rate<4)rate=4;
data=1000/rate-1;
data=IIC_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
}
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3.3 读取MPU6050相关测得原始数据
//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;
IIC_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=IIC_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)
//ax,ay,az: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=IIC_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;;
}