LV.12 D24 陀螺仪实验 学习笔记
一、陀螺仪实验代码分析
设置GPB_2引脚和GPB_3引脚功能为I2C传输引脚
#include "exynos_4412.h"
/****************MPU6050内部寄存器地址****************/
#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
#define CONFIG 0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x18(不自检，2G，5Hz)
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48
#define PWR_MGMT_1 0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用)
#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
#define SlaveAddress 0x68 //MPU6050-I2C地址
/************************延时函数************************/
void mydelay_ms(int time)
{
int i,j;
while(time--)
{
for(i=0;i<5;i++)
for(j=0;j<514;j++);
}
}
/**********************************************************************
* 函数功能：I2C向特定地址写一个字节
* 输入参数：
* slave_addr： I2C从机地址
* addr： 芯片内部特定地址
* data：写入的数据
**********************************************************************/
void iic_write (unsigned char slave_addr, unsigned char addr, unsigned char data)
{
/*对时钟源进行512倍预分频 打开IIC中断（每次完成一个字节的收发后中断标志位会自动置位）*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON | (1<<6) | (1<<5);
/*设置IIC模式为主机发送模式 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xd0;
/*将第一个字节的数据写入发送寄存器 即从机地址和读写位（MPU6050-I2C地址+写位0）*/
I2C5.I2CDS = slave_addr<<1;
/*设置IIC模式为主机发送模式 发送起始信号启用总线 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xf0;
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将要发送的第二个字节数据（即MPU6050内部寄存器的地址）写入发送寄存器*/
I2C5.I2CDS = addr;
/*清除中断挂起标志位 开始下一个字节的发送*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将要发送的第三个字节数据（即要写入到MPU6050内部指定的寄存器中的数据）写入发送寄存器*/
I2C5.I2CDS = data;
/*清除中断挂起标志位 开始下一个字节的发送*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*发送停止信号 结束本次通信*/
I2C5.I2CSTAT = 0xD0;
/*清除中断挂起标志位*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*延时*/
mydelay_ms(10);
}
/**********************************************************************
* 函数功能：I2C从特定地址读取1个字节的数据
* 输入参数： slave_addr： I2C从机地址
* addr： 芯片内部特定地址
* 返回参数： unsigned char： 读取的数值
**********************************************************************/
unsigned char iic_read(unsigned char slave_addr, unsigned char addr)
{
unsigned char data = 0;
/*对时钟源进行512倍预分频 打开IIC中断（每次完成一个字节的收发后中断标志位会自动置位）*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON | (1<<6) | (1<<5);
/*设置IIC模式为主机发送模式 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xd0;
/*将第一个字节的数据写入发送寄存器 即从机地址和读写位（MPU6050-I2C地址+写位0）*/
I2C5.I2CDS = slave_addr<<1;
/*设置IIC模式为主机发送模式 发送起始信号启用总线 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xf0;
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将要发送的第二个字节数据（即要读取的MPU6050内部寄存器的地址）写入发送寄存器*/
I2C5.I2CDS = addr;
/*清除中断挂起标志位 开始下一个字节的发送*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*清除中断挂起标志位 重新开始一次通信 改变数据传送方向*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*将第一个字节的数据写入发送寄存器 即从机地址和读写位（MPU6050-I2C地址+读位1）*/
I2C5.I2CDS = slave_addr << 1 | 0x01;
/*设置IIC为主机接收模式 发送起始信号 使能IIC收发*/
I2C5.I2CSTAT = 0xb0;
/*等待从机接收到数据后应答*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*禁止主机应答信号（即开启非应答 因为只接收一个字节） 清除中断标志位*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<7))&(~(1<<4));
/*等待接收从机发来的数据*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将从机发来的数据读取*/
data = I2C5.I2CDS;
/*直接发起停止信号结束本次通信*/
I2C5.I2CSTAT = 0x90;
/*清除中断挂起标志位*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*延时等待停止信号稳定*/
mydelay_ms(10);
return data;
}
/**********************************************************************
* 函数功能：MPU6050初始化
**********************************************************************/
void MPU6050_Init ()
{
iic_write(SlaveAddress, PWR_MGMT_1, 0x00); //设置使用内部时钟8M
iic_write(SlaveAddress, SMPLRT_DIV, 0x07); //设置陀螺仪采样率
iic_write(SlaveAddress, CONFIG, 0x06); //设置数字低通滤波器
iic_write(SlaveAddress, GYRO_CONFIG, 0x18); //设置陀螺仪量程+-2000度/s
iic_write(SlaveAddress, ACCEL_CONFIG, 0x0); //设置加速度量程+-2g
}
/**********************************************************************
* 函数功能：主函数
**********************************************************************/
int main(void)
{
unsigned char zvalue_h,zvalue_l; //存储读取结果
short int zvalue;
/*设置GPB_2引脚和GPB_3引脚功能为I2C传输引脚*/
GPB.CON = (GPB.CON & ~(0xF<<12)) | 0x3<<12; //设置GPB_3引脚功能为I2C_5_SCL
GPB.CON = (GPB.CON & ~(0xF<<8)) | 0x3<<8; //设置GPB_2引脚功能为I2C_5_SDA
uart_init(); //初始化串口
MPU6050_Init(); //初始化MPU6050
printf("\n********** I2C test!! ***********\n");
while(1)
{
zvalue_h = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_H); //获取MPU6050-Z轴角速度高字节
zvalue_l = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_L); //获取MPU6050-Z轴角速度低字节
zvalue = (zvalue_h<<8)|zvalue_l; //获取MPU6050-Z轴角速度
printf(" GYRO--Z :Hex: %d \n", zvalue); //打印MPU6050-Z轴角速度
mydelay_ms(100);
}
return 0;
}
由于没有校准也没设置滤波，所以静止情况下不是0，正常应该是0的，然后逆时针是正数，顺时针是负数。
二、作业
1.综合项目：
实时监测开发板的放置状态，当监测到开发板水平放置时，每隔一分钟向终端上打印一次当前的时间以及开发板的状态
如：“2023-04-05 23:45:00 Status: Normal”
当监测到开发板发生倾斜时，每隔一秒钟向终端上打印一次当前的时间以及开发板的状态
如：“2023-04-05 23:45:00 Status: Warning”
同时让蜂鸣器产生“滴滴”的警报声，在警报状态下，若按下Key2按键，解除蜂鸣器的警报声
提示：
开发板水平静止放置时MPU6050的Z轴上的加速度应该等于重力加速度的值(9.8m/s2)，而其X轴和Y轴上的加速度应该等于0
当开发板发生倾斜时MPU6050的Z轴上的加速度的分量会减小，而其X轴和Y轴上的加速度分量会增大
我们可以以此来判断开发板是否发生倾斜
#include "exynos_4412.h"
/****************MPU6050内部寄存器地址****************/
#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
#define CONFIG 0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x18(不自检，2G，5Hz)
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48
#define PWR_MGMT_1 0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用)
#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
#define SlaveAddress 0x68 //MPU6050-I2C地址
/************************延时函数************************/
void mydelay_ms(int time)
{
int i,j;
while(time--)
{
for(i=0;i<5;i++)
for(j=0;j<514;j++);
}
}
/**********************************************************************
* 函数功能：I2C向特定地址写一个字节
* 输入参数：
* slave_addr： I2C从机地址
* addr： 芯片内部特定地址
* data：写入的数据
**********************************************************************/
void iic_write (unsigned char slave_addr, unsigned char addr, unsigned char data)
{
/*对时钟源进行512倍预分频 打开IIC中断（每次完成一个字节的收发后中断标志位会自动置位）*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON | (1<<6) | (1<<5);
/*设置IIC模式为主机发送模式 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xd0;
/*将第一个字节的数据写入发送寄存器 即从机地址和读写位（MPU6050-I2C地址+写位0）*/
I2C5.I2CDS = slave_addr<<1;
/*设置IIC模式为主机发送模式 发送起始信号启用总线 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xf0;
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将要发送的第二个字节数据（即MPU6050内部寄存器的地址）写入发送寄存器*/
I2C5.I2CDS = addr;
/*清除中断挂起标志位 开始下一个字节的发送*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将要发送的第三个字节数据（即要写入到MPU6050内部指定的寄存器中的数据）写入发送寄存器*/
I2C5.I2CDS = data;
/*清除中断挂起标志位 开始下一个字节的发送*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*发送停止信号 结束本次通信*/
I2C5.I2CSTAT = 0xD0;
/*清除中断挂起标志位*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*延时*/
mydelay_ms(10);
}
/**********************************************************************
* 函数功能：I2C从特定地址读取1个字节的数据
* 输入参数： slave_addr： I2C从机地址
* addr： 芯片内部特定地址
* 返回参数： unsigned char： 读取的数值
**********************************************************************/
unsigned char iic_read(unsigned char slave_addr, unsigned char addr)
{
unsigned char data = 0;
/*对时钟源进行512倍预分频 打开IIC中断（每次完成一个字节的收发后中断标志位会自动置位）*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON | (1<<6) | (1<<5);
/*设置IIC模式为主机发送模式 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xd0;
/*将第一个字节的数据写入发送寄存器 即从机地址和读写位（MPU6050-I2C地址+写位0）*/
I2C5.I2CDS = slave_addr<<1;
/*设置IIC模式为主机发送模式 发送起始信号启用总线 使能IIC发送和接收*/
I2C5.I2CSTAT = 0xf0;
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将要发送的第二个字节数据（即要读取的MPU6050内部寄存器的地址）写入发送寄存器*/
I2C5.I2CDS = addr;
/*清除中断挂起标志位 开始下一个字节的发送*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*等待从机接受完一个字节后产生应答信号（应答后中断挂起位自动置位）*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*清除中断挂起标志位 重新开始一次通信 改变数据传送方向*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*将第一个字节的数据写入发送寄存器 即从机地址和读写位（MPU6050-I2C地址+读位1）*/
I2C5.I2CDS = slave_addr << 1 | 0x01;
/*设置IIC为主机接收模式 发送起始信号 使能IIC收发*/
I2C5.I2CSTAT = 0xb0;
/*等待从机接收到数据后应答*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*禁止主机应答信号（即开启非应答 因为只接收一个字节） 清除中断标志位*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<7))&(~(1<<4));
/*等待接收从机发来的数据*/
while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));
/*将从机发来的数据读取*/
data = I2C5.I2CDS;
/*直接发起停止信号结束本次通信*/
I2C5.I2CSTAT = 0x90;
/*清除中断挂起标志位*/
I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));
/*延时等待停止信号稳定*/
mydelay_ms(10);
return data;
}
/**********************************************************************
* 函数功能：MPU6050初始化
**********************************************************************/
void MPU6050_Init ()
{
iic_write(SlaveAddress, PWR_MGMT_1, 0x00); //设置使用内部时钟8M
iic_write(SlaveAddress, SMPLRT_DIV, 0x07); //设置陀螺仪采样率
iic_write(SlaveAddress, CONFIG, 0x06); //设置数字低通滤波器
iic_write(SlaveAddress, GYRO_CONFIG, 0x18); //设置陀螺仪量程+-2000度/s
iic_write(SlaveAddress, ACCEL_CONFIG, 0x0); //设置加速度量程+-2g
}
/**********************************************************************
* 函数功能：RTC初始化
**********************************************************************/
void RTC_Init()
{
//使能RTC控制
RTCCON = RTCCON | 1;
//校准时间
RTC.BCDYEAR = 0x023; //000000100011 2023
RTC.BCDMON = 0x1; //1
RTC.BCDDAY = 0x8; //8
RTC.BCDWEEK = 0x7; //星期
RTC.BCDHOUR = 0x11; //11
RTC.BCDMIN = 0x32; //32
RTC.BCDSEC = 0x50; //50s
//关闭RTC控制
RTCCON = RTCCON & 0;
}
/**********************************************************************
* 函数功能：BEEP初始化
**********************************************************************/
void BEEP_Init()
{
//GPD0_0设置PWM0输出功能
GPD0.CON = GPD0.CON & (~(0xF)) | (0x2);
//PWM0一级分频 100倍
PWM.TCFG0 = PWM.TCFG0 & (~(0xFF)) | (99);
//PWM0二级分频 1倍 PCLk/(99+1)/(0+1) = 1MHz
PWM.TCFG1 = PWM.TCFG1 & (~(0xF));
//设置PWM0自动重装
PWM.TCON = PWM.TCON | (1<<3);
//设置周期 1000
PWM.TCNTB0 = 1000;
//占空比 60%
PWM.TCMPB0 = 600;
//手动装载
PWM.TCON = PWM.TCON | (1 << 1);
//关闭手动装载
PWM.TCON = PWM.TCON & (~(1 << 1));
//使能PWM0
PWM.TCON = PWM.TCON | 1;
}
/**********************************************************************
* 函数功能：主函数
**********************************************************************/
int main(void)
{
//存储读取结果
unsigned char zvalue_h,zvalue_l,xvalue_h,xvalue_l,yvalue_h,yvalue_l;
short int zvalue,xvalue,yvalue;
/*设置GPB_2引脚和GPB_3引脚功能为I2C传输引脚*/
GPB.CON = (GPB.CON & ~(0xF<<12)) | 0x3<<12; //设置GPB_3引脚功能为I2C_5_SCL
GPB.CON = (GPB.CON & ~(0xF<<8)) | 0x3<<8; //设置GPB_2引脚功能为I2C_5_SDA
uart_init(); //初始化串口
MPU6050_Init(); //初始化MPU6050
RTC_Init(); //RTC初始化
BEEP_Init(); //BEEP初始化
printf("\n********** I2C test!! ***********\n");
PWM.TCON = PWM.TCON & (~(1)); //关闭BEEP
while(1)
{
zvalue_h = iic_read(SlaveAddress, ACCEL_ZOUT_H); //获取MPU6050-Z轴加速度高字节
zvalue_l = iic_read(SlaveAddress, ACCEL_ZOUT_L); //获取MPU6050-Z轴加速度低字节
zvalue = (zvalue_h<<8)|zvalue_l; //获取MPU6050-Z轴加速度
xvalue_h = iic_read(SlaveAddress, ACCEL_XOUT_H); //获取MPU6050-Z轴加速度高字节
xvalue_l = iic_read(SlaveAddress, ACCEL_XOUT_L); //获取MPU6050-Z轴加速度低字节
xvalue = (xvalue_h<<8)|xvalue_l; //获取MPU6050-Z轴加速度
yvalue_h = iic_read(SlaveAddress, ACCEL_YOUT_H); //获取MPU6050-Z轴加速度高字节
yvalue_l = iic_read(SlaveAddress, ACCEL_YOUT_L); //获取MPU6050-Z轴加速度低字节
yvalue = (yvalue_h<<8)|yvalue_l; //获取MPU6050-Z轴加速度
#if 1
if(zvalue < 19000 & ((xvalue > 1200) | (yvalue > 1200) | (xvalue < 500) | (yvalue < 100)))
{
printf("20%x-%x-%x %x %x:%x:%x Status: Warning\n",RTC.BCDYEAR,RTC.BCDMON,RTC.BCDDAY,RTC.BCDWEEK,RTC.BCDHOUR,RTC.BCDMIN,RTC.BCDSEC);
PWM.TCON = PWM.TCON | 1;
mydelay_ms(500);
PWM.TCON = PWM.TCON & (~(1));
mydelay_ms(490);
}else{
printf("20%x-%x-%x %x %x:%x:%x Status: Normal\n",RTC.BCDYEAR,RTC.BCDMON,RTC.BCDDAY,RTC.BCDWEEK,RTC.BCDHOUR,RTC.BCDMIN,RTC.BCDSEC);
PWM.TCON = PWM.TCON & (~(1));
mydelay_ms(100);
}
#endif
//printf("X: %d Y: %d Z: %d\n", xvalue, yvalue ,zvalue);//打印MPU6050-x,y,Z轴加速度
//mydelay_ms(100);
}
return 0;
}
