姿态传感器—MPU6050

简介

MPU6050是一款六轴（三轴加速度+三轴角速度（陀螺仪））传感器

MPU6050含有一个第二IIC接口，可用于连接外部磁力传感器

MPU6050自带数字运动处理器（DMP）通过主IIC接口，可以向CPU提供四元数，CPU可利用四元数得到欧拉角：航向角（yaw） 横滚角（roll） 俯仰角（pitch）

寄存器

1、电源管理寄存器1（0x6B）

bit7位用来控制复位，设置为1 硬件自动清零该位。
bit6位用于控制工作模式，1，睡眠模式（低功耗），0，正常工作模式  所以我们要清零该位，以进入正常工作模式。
bit3位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 001 

2、电源管理寄存器2（0x6C）

bit7、bit6 :
用于控制低功耗时的唤醒频率

剩下6位 分别控制加速度陀螺仪的xyz轴是否进入待机模式

3、配置寄存器1（0x1A）

配置寄存器 是设置 数字低通滤波器（DLPF）加速度和陀螺仪的 带宽、输出频率

bit0、bit1、bit2位
当我们 选择 带宽为 25Hz 的时候 会接近 100 这个时候 输出频率为 1KHz

4、陀螺仪采样率分频寄存器（0x1A）

采样频率 = 陀螺仪输出频率（配置寄存器的FS：1KHz） / （1 + SMPLRT_DIV ）

SMPLRT_DIV 为 采样频率的一半： 如设置采样频率 50hz 则 带宽为 25Hz （带入配置寄存器）

就有公式：50 = 1000/(1+19)

5、陀螺仪配置寄存器（0x1B）

bit4位、bit3位
0，±250°/S
1，±500°/S
2，±1000°/S
3，±2000°/S
我们一般设置为 3，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)

6、陀螺仪数据输出寄存器（0x43~0x48）

 输出 X/Y/Z三轴的数据，高字节在前

7、加速度配置寄存器（0x1C）

bit4位、bit3位
0， ±2g
1，±4g
2，±8g
3，±16g
我们一般设置为 0，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。

8、加速度数据输出寄存器（0x3B~0x40）

 输出 X/Y/Z三轴的数据，高字节在前

9、温度数据输出寄存器（0x3B~0x40）

41 高8位，42 低8位

公式

最终温度 = 36.53 + 读寄存器的温度值 / 340

10、FIFO 使能寄存器（0x23）

0 禁止使用FIFO; 1 使能FIFO

加速度传感器 由bit3位 控制

陀螺仪传感器 由bit4位，bit5位，bit6位 分别控制

数字运动处理器 DMP

InvenSense 提供了一个 MPU6050 的嵌入式运动驱动库，结合 MPU6050 的 DMP，可以将我们的原始数据，直接转换成四元数输出

使用 MPU6050 的 DMP 输出的四元数是 q30 格式的，q30 是一个常量：1073741824，即 2 的 30 次方，也就是浮点数放大了 2 的 30 次方倍。在换算成欧拉角之前，必须先将其转换为浮点数，除以 2 的 30 次方，然后再进行计算

//四元数转换浮点数，进行计算
q0 = quat[0] / q30; 
q1 = quat[1] / q30;
q2 = quat[2] / q30;
q3 = quat[3] / q30; 

//输出的数据是 弧度 格式。转换为角度57.3  
//计算得到俯仰角/横滚角/航向角
pitch = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3; //俯仰角
roll = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3; //横滚角
yaw = atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3; //航向角

遇到的问题

1、初始化是要水平放置 且 按照上电时的方位为基准（正点原子提供的例程）

我不可能每次都需要手放平然后再开机。