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  • MPU6050的初始化

    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。

    　　MPU6050的初始化

    　　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。

    　　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：

    　　MPU6050的初始化

    　　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。

    　　-

    　　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

    　　

     1 //以下函数通过IIC协议，修改MPU6050的电源管理寄存器，实现复位
 2 
 3 　　//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
 4 
 5 　　char MPU_Reset（）
 6 
 7 　　{
 8 
 9 　　IIC_Start（）;
10 
11 　　IIC_Send_Byte（（0x68《《1）|0）; //发送器件地址+写命令
12 
13 　　if（IIC_Wait_Ack（））
14 
15 　　{
16 
17 　　IIC_Stop（）;
18 
19 　　return 1;
20 
21 　　}
22 
23 　　IIC_Send_Byte（0x6B）; //写寄存器地址，选择电源管理寄存器1
24 
25 　　IIC_Wait_Ack（）;
26 
27 　　IIC_Send_Byte（0x80）; //发送数据（1000 0000）第七位为1，复位
28 
29 　　if（IIC_Wait_Ack（））
30 
31 　　{
32 
33 　　IIC_Stop（）;
34 
35 　　return 1;
36 
37 　　}
38 
39 　　IIC_Stop（）;
40 
41 　　return 0;
42 
43 　　}

    　　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

    　　MPU6050的初始化

    　　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，顺便附上初始化MPU6050源代码：

    　　

     1 itStructure）;
 2 
 3 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
 4 
 5 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; GPIO_Init（GPIOB， &GPIO_InitStructure）;
 6 
 7 　　if（Single_Read（MPU6050_Addr，WHO_AM_I）==0x68） {
 8 
 9 　　Single_Write（MPU6050_Addr，PWR_MGMT_1， 0x00）;
10 
11 　　//电源管理1，解除休眠状态，时钟为内部8MHz
12 
13 　　Single_Write（MPU6050_Addr，SMPLRT_DIV， 0x07）;//采样速率125Hz Single_Write（MPU6050_Addr，CONFIG，0x06）;
14 
15 　　//不使能FSYNC，不使用外同步采样速率；DLPF_CFG［2~0］，设置任意轴是否通过DLPF，
16 
17 　　//典型值：0x06（5Hz）低通滤波器带宽5Hz，
18 
19 　　//对加速度和陀螺仪都有效，输出频率为1kHz，决定SMPLRT_DIV的频率基准
20 
21 　　Single_Write（MPU6050_Addr，GYRO_CONFIG， 0x08）;//不自测，量程设置500°/s /*？GYRO 量程单位系数
22 
23 　　+-250 deg/s 131 LSB/deg/s 初始化hex 0x00 +-500 deg/s 65.5 LSB/deg/s 0x08 +-1000 deg/s 32.8 LSB/deg/s 0x10 +-2000 deg/s 16.4 LSB/deg/s 0x18 */
24 
25 　　Single_Write（MPU6050_Addr，ACCEL_CONFIG， 0x00）;//不自测，量程设置2g
26 
27 　　/* Accle any axe
28 
29 　　+-2 g 16384 LSB/g +-4 g 8192 LSB/g +-8 g 4096 LSB/g +-16 g 2048 LSB/g
30 
31 　　*/
32 
33 　　return 0; } return 1; }
34 
35 　　//******读取MPU6050数据**************************************** //**************************************
36 
37 　　//读取mpu6050内部数据，两个字节，合成数据 //************************************** s16
38 
39 　　GetData（u8
40 
41 　　REG_Address）
42 
43 　　//返回值为有符号的整形，16位 {
44 
45 　　s16 H=0，L=0;
46 
47 　　H = Single_Read（MPU6050_Addr，REG_Address）; //先读高字节，再读低字节
48 
49 　　L = Single_Read（MPU6050_Addr，REG_Address+1）; return
50 
51 　　（H《《8）+L;
52 
53 　　//合成数据，为有符号整形数 }
54 
55 　　//-------------加速度部分解算角度------------------
56 
57 　　s32 Read_Acc（void） {
58 
59 　　s32 Accel_x; //mpo6050读出的X轴加速度 s32 Accel_z; //mpu6050读出的z轴加速度 //-------------加速度部分解算------------------
60 
61 　　/*使用是加速度轴x轴正向朝向小车行径方向，y轴陀螺仪的正向 逆时针方向。 加速度计的量程范围见配置 不自测，量程设置4g scal系数为8192 Accle any axe
62 
63 　　+-2 g 16384 LSB/g +-4 g 8192 LSB/g +-8 g 4096 LSB/g +-16 g 2048 LSB/g */
64 
65 　　Accel_x = GetData（ACCEL_XOUT_H）; //从mpu6050读取X轴加速度 Accel_z = GetData（ACCEL_ZOUT_H）; //从mpu6050读取z轴加速度
66 
67 　　if（Accel_x》0） {
68 
69 　　Angle_accel = atan2（（float）Accel_x，（float）Accel_z）*（180/3.14159265）;//反正切计算rad
70 
71 　　/* atan2（y，x）是表示X-Y平面上所对应的（x，y）坐标的角度， 它的值域范围是（-Pi，Pi） 用数学表示就是：atan2（y，x）=arg（y/x）-Pi 当y《0时，其值为负，
72 
73 　　当y》0时，其值为正。 atan2*180/Pi可以计算出角度值 */
74 
75 　　}
76 
77 　　else {
78 
79 　　s32 read_gyro_y; s32 Angle_gyro; //-------角速度解算-------------------------
80 
81 　　//角速度量程见配置 本处使用1000 deg/s。scal系数为32.8 LSB /*？GYRO 量程单位系数
82 
83 　　+-250 deg/s 131 LSB/deg/s offset 44.38188277*2 +-500 deg/s 65.5 LSB/deg/s offset 44.38188277 +-1000 deg/s 32.8 LSB/deg/s ok offset 44.38188277/2 +-2000 deg/s 16.4 LSB/deg/s offset 44.38188277/4 */
84 
85 　　read_gyro_y= GetData（GYRO_YOUT_H）+Gyro_y_offset; //静止时角速度Y轴输出 //Gyro_y_offset计算方法gyro静止时候N多个数据的算术均值
86 
87 　　Angle_gyro= -read_gyro_y/65.5; //去除零点偏移，计算角速度值，负号为方向处理 //Angle_gyro测量值的单位是 deg/s.测量的物理量是角速度。 return Angle_gyro; }
88 
89 　　Angle_accel
90 
91 　　=
92 
93 　　atan2（（float）Accel_z，（float）Accel_x）*（180/3.14159265）-90;//反正切计算 Angle_accel = -Angle_accel; }
94 
95 　　//angle_accel物理量单位是角度 deg！ return Angle_accel; }
96 
97 　　//陀螺仪计算Y轴的角速度 s32 Read_Gry（void） {
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