如何通过软件IIC使用MPU6050陀螺仪

news2024/9/21 2:43:44

1. MPU6050简介

2. MPU6050参数

3. MPU6050硬件电路

4. 代码编写

4.1 MPU6050写寄存器

4.2 MPU6050读寄存器

4.3 初始化

4.4 MPU6050获取ID号

4.5 MPU6050获取数据

1. MPU6050简介

MPU6050是一个6轴姿态传感器，可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度、角速度参数，通过数据融合，可进一步得到姿态角，常应用于平衡车、飞行器等需要检测自身姿态的场景。

3轴加速度计(Accelerometer) ：测量X、Y、Z轴的加速度

3轴陀螺仪传感器(Gyroscope)：测量X、Y、Z轴的角速度

2. MPU6050参数

16位ADC采集传感器的模拟信号，量化范围：-32768~32767

加速度计满量程选择：±2、±4、±8、±16（g）

陀螺仪满量程选择： ±250、±500、±1000、±2000（°/sec）

可配置的数字低通滤波器：数字低通滤波器用于去除信号中的高频噪声，保留信号中的低频成分。这对于在嘈杂的环境中准确测量传感器数据非常重要。

可配置的时钟源：时钟源可以是内部时钟或外部时钟，用于同步传感器的采样和数据传输。

可配置的采样分频：采样分频确定了采样率，即每秒钟进行多少次数据采样。较低的采样率可能会降低功耗，但也可能导致数据分辨率的损失。

I2C从机地址：1101000（AD0=0） 1101001（AD0=1）

3. MPU6050硬件电路

4. 代码编写

对于软件IIC的代码参考：

STM32F1之I2C通信·软件I2C代码编写-CSDN博客

对于MPU6050的代码，首先我们先创建一个宏定义，用于存放从机地址，便于以后修改：

#define MPU6050_ADDRESS		0xD0		//MPU6050的I2C从机地址

然后我们基于上述链接给出的IIC的代码，初始化MPU6050：

void MPU6050_Init(void)
{
	MyI2C_Init();									//先初始化底层的I2C
	
}

4.1 MPU6050写寄存器

根据上图时序进行代码编写：

void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
	MyI2C_Start();						//I2C起始
	MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);	//发送从机地址，读写位为0，表示即将写入
	MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答
	MyI2C_SendByte(RegAddress);			//发送寄存器地址
	MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答
	MyI2C_SendByte(Data);				//发送要写入寄存器的数据
	MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答
	MyI2C_Stop();						//I2C终止
}

以上是写入单个数据，要想写入多个数据可以使用for循环来进行实现：

void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t *Data, uint8_t Length)
{
    MyI2C_Start();                      //I2C起始
    MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);    //发送从机地址，读写位为0，表示即将写入
    MyI2C_ReceiveAck();                 //接收应答
    MyI2C_SendByte(RegAddress);         //发送寄存器地址
    MyI2C_ReceiveAck();                 //接收应答
    
    for (uint8_t i = 0; i < Length; i++) {
        MyI2C_SendByte(Data[i]);        //发送要写入寄存器的数据
        MyI2C_ReceiveAck();             //接收应答
    }
    
    MyI2C_Stop();                       //I2C终止
}

4.2 MPU6050读寄存器

根据上图时序进行代码编写：

uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
	uint8_t Data;
	
	MyI2C_Start();						//I2C起始
	MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);	//发送从机地址，读写位为0，表示即将写入
	MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答
	MyI2C_SendByte(RegAddress);			//发送寄存器地址
	MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答
	
	MyI2C_Start();						//I2C重复起始
	MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01);	//发送从机地址，读写位为1，表示即将读取
	MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答
	Data = MyI2C_ReceiveByte();			//接收指定寄存器的数据
	MyI2C_SendAck(1);					//发送应答，给从机非应答，终止从机的数据输出
	MyI2C_Stop();						//I2C终止
	
	return Data;
}

4.3 初始化

首先我们先创建一些宏定义，将其归类了解一下：

#ifndef __MPU6050_REG_H
#define __MPU6050_REG_H

// 采样率分频寄存器
#define MPU6050_SMPLRT_DIV      0x19

// 配置寄存器
#define MPU6050_CONFIG          0x1A

// 陀螺仪配置寄存器
#define MPU6050_GYRO_CONFIG     0x1B

// 加速度计配置寄存器
#define MPU6050_ACCEL_CONFIG    0x1C

// 加速度计X轴输出高字节
#define MPU6050_ACCEL_XOUT_H    0x3B
// 加速度计X轴输出低字节
#define MPU6050_ACCEL_XOUT_L    0x3C
// 加速度计Y轴输出高字节
#define MPU6050_ACCEL_YOUT_H    0x3D
// 加速度计Y轴输出低字节
#define MPU6050_ACCEL_YOUT_L    0x3E
// 加速度计Z轴输出高字节
#define MPU6050_ACCEL_ZOUT_H    0x3F
// 加速度计Z轴输出低字节
#define MPU6050_ACCEL_ZOUT_L    0x40
// 温度输出高字节
#define MPU6050_TEMP_OUT_H      0x41
// 温度输出低字节
#define MPU6050_TEMP_OUT_L      0x42
// 陀螺仪X轴输出高字节
#define MPU6050_GYRO_XOUT_H     0x43
// 陀螺仪X轴输出低字节
#define MPU6050_GYRO_XOUT_L     0x44
// 陀螺仪Y轴输出高字节
#define MPU6050_GYRO_YOUT_H     0x45
// 陀螺仪Y轴输出低字节
#define MPU6050_GYRO_YOUT_L     0x46
// 陀螺仪Z轴输出高字节
#define MPU6050_GYRO_ZOUT_H     0x47
// 陀螺仪Z轴输出低字节
#define MPU6050_GYRO_ZOUT_L     0x48

// 电源管理1寄存器
#define MPU6050_PWR_MGMT_1      0x6B
// 电源管理2寄存器
#define MPU6050_PWR_MGMT_2      0x6C
// WHO_AM_I寄存器
#define MPU6050_WHO_AM_I        0x75

#endif

对于这些，我们初始化需要调用：

void MPU6050_Init(void)
{
	MyI2C_Init();									//先初始化底层的I2C
	
	/*MPU6050寄存器初始化，需要对照MPU6050手册的寄存器描述配置，此处仅配置了部分重要的寄存器*/
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);		//电源管理寄存器1，取消睡眠模式，选择时钟源为X轴陀螺仪
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);		//电源管理寄存器2，保持默认值0，所有轴均不待机
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09);		//采样率分频寄存器，配置采样率
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);			//配置寄存器，配置DLPF
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);	//陀螺仪配置寄存器，选择满量程为±2000°/s
	MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);	//加速度计配置寄存器，选择满量程为±16g
}

4.4 MPU6050获取ID号

uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
	return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);		//返回WHO_AM_I寄存器的值
}

4.5 MPU6050获取数据

void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, 
						int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{
	uint8_t DataH, DataL;								//定义数据高8位和低8位的变量
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);		//读取加速度计X轴的高8位数据
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);		//读取加速度计X轴的低8位数据
	*AccX = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);		//读取加速度计Y轴的高8位数据
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);		//读取加速度计Y轴的低8位数据
	*AccY = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);		//读取加速度计Z轴的高8位数据
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);		//读取加速度计Z轴的低8位数据
	*AccZ = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);		//读取陀螺仪X轴的高8位数据
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);		//读取陀螺仪X轴的低8位数据
	*GyroX = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);		//读取陀螺仪Y轴的高8位数据
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);		//读取陀螺仪Y轴的低8位数据
	*GyroY = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
	
	DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);		//读取陀螺仪Z轴的高8位数据
	DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);		//读取陀螺仪Z轴的低8位数据
	*GyroZ = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
}