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MPU6050簡介

某寶買的，吃灰許久了...

有錢，不想受那鳥氣的，看這個，自己畫一個，對比價格，我勸你買個吧，知道自己行就行了...

典型用法：

可在官網下載最新的芯片手冊和寄存器映射和描述，參看：MPU6050 官網

基本功能：

MPU-60X0是世界上第一款集成 6 軸MotionTracking設備。它集成了3軸MEMS陀螺儀，3軸MEMS加速度計，以及一個可擴展的數字運動處理器 DMP（ DigitalMotion Processor），可用I2C接口連接一個第三方的數字傳感器，比如磁力計。擴展之后就可以通過其 I2C或SPI接口輸出一個9軸的信號（ SPI接口僅在MPU-6000可用）。MPU-60X0也可以通過其I2C接口連接非慣性的數字傳感器，比如壓力傳感器。

MPU-60X0對陀螺儀和加速度計分別用了三個16位的ADC，將其測量的模擬量轉化為可輸出的數字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運動，傳感器的測量范圍都是用戶可控的，陀螺儀可測范圍為±250， ±500， ±1000， ±2000°/秒（ dps），加速度計可測范圍為±2， ±4，±8， ±16g。

一個片上1024字節的FIFO，有助于降低系統功耗。和所有設備寄存器之間的通信采用 400kHz的 I2C接口或 1MHz的 SPI接口（ SPI僅MPU-6000可用）。對于需要高速傳輸的應用， 對寄存器的讀取和中斷可用 20MHz的SPI。另外，片上還內嵌了一個溫度傳感器和在工作環境下僅有±1%變動的振蕩器。芯片尺寸4×4×0.9mm，采用QFN封裝（無引線方形封裝），可承受最大 10000g的沖擊，并有可編程的低通濾波器。

關于電源， MPU-60X0可支持 VDD范圍 2.5V±5%， 3.0V±5%，或 3.3V±5%。另外MPU-6050還有一個 VLOGIC引腳，用來為 I2C輸出提供邏輯電平。VLOGIC電壓可取1.8±5%或者VDD。

系統結構圖：

通信接口：

MPU-60X0使用 SPI（僅MPU-6000）或 I2C 串行通信至系統處理器接口。與系統處理器通信時，MPU-60X0始終充當從屬設備。LSB的 I2C 從地址的地址由引腳9（AD0）設置（一般接地），本次采用的是IIC的通訊方式，順便學習一下rt-thread的IIC設備驅動。

六軸，代表的是它內置了一個三軸 MEMS 陀螺儀、一個三軸 MEMS 加速度計，一個數字運動處理引擎（DMP）。它還有用于第三方的數字傳感器接口的輔助 I2C 串行接口，比如當輔助 I2C 串行接口連接到一個三軸磁力計，MPU6050 能提供一個完整的九軸融合輸出到其主 I2C 端口。

下圖標明了傳感器的參考坐標系（ XYZ組成右手系）以及 3個測量軸和旋轉方向。

旋轉的正向可用右手螺旋定則判斷

數字運動處理器（DMP）：

DMP就是MPU6050內部的運動引擎，全稱Digital Motion Processor，直接輸出四元數，可以減輕外圍微處理器的工作負擔且避免了繁瑣的濾波和數據融合。Motion Driver是Invensense針對其運動傳感器的軟件包，并非全部開源，核心的算法部分是針對ARM處理器和MSP430處理器編譯成了靜態鏈接庫，適用于MPU6050、MPU6500、MPU9150、MPU9250等傳感器。

FIFO

MPU-60X0包含一個可通過串行接口訪問的1024字節FIFO寄存器。FIFO配置寄存器決定哪個數據寫入FIFO。可能的選擇包括陀螺儀數據，加速計數據，溫度讀數，輔助傳感器讀數和 FSYNC 輸入。FIFO 計數器跟蹤 FIFO 中包含的有效數據字節數。FIFO寄存器支持突發讀取。中斷功能可用于確定新數據何時可用。

MPU6050的涉及的東西還是很多的，小飛哥也只是簡單了解了一些，小伙伴們可以查看手冊或者百度，很多優秀的介紹，就不再啰嗦啦

rt-thread軟件包使用

硬件連接

小飛哥使用的是ART-PI及ART-PI擴展板（12月份即將開源發布）

使用到的引腳為：

小伙伴們可以還根據自己的MCU及使用到的引腳，模擬的IIC，自己看著選就可以啦

硬件連接OK

軟件編寫

介紹2兩種方式，一種是使用rt-thread平臺軟件包獲取MPU6050的數據，自己解算，另一種就是移植DMP庫進行解算，小飛哥用的是移植的DMP庫來解算的。

• rtt軟件包使用

選擇MPU6050軟件包

然后選擇模擬IIC，可以使用IIC3，也可以使用其他的，和軟件包選用的統一就OK了

設置完成之后，ctrl+S保存即可，軟件包自動就下載添加進來了

接下來編寫讀取函數，直接調用已經封裝好的接口即可

先注冊設備，初始化

i2c_bus=(structmpu6xxx_device*)mpu6xxx_init(MPU6050_I2C_BUS_NAME,MPU6050_ADDR);//初始化MPU6050，測量單位為角速度，加速度while(count++)

mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_ACCEL_RANGE,MPU6XXX_GYRO_RANGE_2000DPS);//陀螺儀范圍配置
mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_ACCEL_RANGE,MPU6XXX_ACCEL_RANGE_2G);//加速度計，一般設置為±2G
mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_SAMPLE_RATE,50);//采樣頻率
mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_DLPF_CONFIG,25);//數字低通濾波器設置，一般為1/2采樣率

然后調用接口：

mpu6xxx_get_gyro(i2c_bus,&gyro);
sprintf(str,"gyro.x=%d
",gyro.x);
rt_kprintf(str);

sprintf(str,"gyro.y=%d
",gyro.y);
rt_kprintf(str);

sprintf(str,"gyro.z=%d
",gyro.z);
rt_kprintf(str);


mpu6xxx_get_accel(i2c_bus,&accel);

sprintf(str,"accel.x=%d
",accel.x);
rt_kprintf(str);
sprintf(str,"accel.y=%d
",accel.y);
rt_kprintf(str);
sprintf(str,"accel.z=%d
",accel.z);
rt_kprintf(str);

運行結果：

來看一下，這兩個函數的內部封裝：

/**
*Thisfunctiongetsthedataofthegyroscope,unit:deg/10s
*Heredeg/10smeans10timeshigherprecisionthandeg/s.
*
*@paramdevthepointerofdevicedriverstructure
*@paramgyrothepointerof3axesstructureforreceivedata
*
*@returnthereadingstatus,RT_EOKreprensentsreadingthedatasuccessfully.
*/
rt_err_tmpu6xxx_get_gyro(structmpu6xxx_device*dev,structmpu6xxx_3axes*gyro)
{
structmpu6xxx_3axestmp;
rt_uint16_tsen;
rt_err_tres;

res=mpu6xxx_get_gyro_raw(dev,&tmp);
if(res!=RT_EOK)
{
returnres;
}

sen=MPU6XXX_GYRO_SEN>>dev->config.gyro_range;

gyro->x=(rt_int32_t)tmp.x*100/sen;
gyro->y=(rt_int32_t)tmp.y*100/sen;
gyro->z=(rt_int32_t)tmp.z*100/sen;

returnRT_EOK;
}

/**
*Thisfunctiongetsthedataoftheaccelerometer,unit:mg
*
*@paramdevthepointerofdevicedriverstructure
*@paramaccelthepointerof3axesstructureforreceivedata
*
*@returnthereadingstatus,RT_EOKreprensentsreadingthedatasuccessfully.
*/
rt_err_tmpu6xxx_get_accel(structmpu6xxx_device*dev,structmpu6xxx_3axes*accel)
{
structmpu6xxx_3axestmp;
rt_uint16_tsen;
rt_err_tres;

res=mpu6xxx_get_accel_raw(dev,&tmp);
if(res!=RT_EOK)
{
returnres;
}

sen=MPU6XXX_ACCEL_SEN>>dev->config.accel_range;

accel->x=(rt_int32_t)tmp.x*1000/sen;
accel->y=(rt_int32_t)tmp.y*1000/sen;
accel->z=(rt_int32_t)tmp.z*1000/sen;

returnRT_EOK;
}

還有獲取磁力計、溫度的接口，就不再一一列舉了，拿到的數據我們可以進行手動解算。

• 移植DMP解算

使用DMP包的話跟rtt的MPU6050的軟件包就沒有很大關系了，只需要IIC接口就可以了

首先把DMP庫文件放到我們的工程中，包含路徑到我們的工程中

然后就需要編寫與DMP庫對接的接口了，下面幾個是需要我們實現的

rt_uint8_tMPU_Write_Len(rt_uint8_taddr,rt_uint8_treg,rt_uint8_tlen,rt_uint8_t*databuf)
{
rt_int8_tres=0;
#ifdefRT_USING_I2C
structrt_i2c_msgmsgs;
rt_uint8_tbuf[50]={0};
#endif
buf[0]=reg;

for(inti=0;i1]=databuf[i];
}

if(i2c_bus->bus->type==RT_Device_Class_I2CBUS)
{
msgs.addr=i2c_bus->i2c_addr;/*slaveaddress*/
msgs.flags=RT_I2C_WR;/*writeflag*/
msgs.buf=buf;/*Senddatapointer*/
msgs.len=len+1;

if(rt_i2c_transfer((structrt_i2c_bus_device*)i2c_bus->bus,&msgs,1)==1)
{
res=RT_EOK;
}
else
{
res=-RT_ERROR;
}
}
}

;i++)>

rt_uint8_tMPU_Read_Len(rt_uint8_taddr,rt_uint8_treg,rt_uint8_tlen,rt_uint8_t*buf)
{
rt_int8_tres=0;
#ifdefRT_USING_I2C
structrt_i2c_msgmsgs[2];
#endif
#ifdefRT_USING_SPI
rt_uint8_ttmp;
#endif
if(i2c_bus->bus->type==RT_Device_Class_I2CBUS)
{
msgs[0].addr=i2c_bus->i2c_addr;/*Slaveaddress*/
msgs[0].flags=RT_I2C_WR;/*Writeflag*/
msgs[0].buf=?/*Slaveregisteraddress*/
msgs[0].len=1;/*Numberofbytessent*/

msgs[1].addr=i2c_bus->i2c_addr;/*Slaveaddress*/
msgs[1].flags=RT_I2C_RD;/*Readflag*/
msgs[1].buf=buf;/*Readdatapointer*/
msgs[1].len=len;/*Numberofbytesread*/

if(rt_i2c_transfer((structrt_i2c_bus_device*)i2c_bus->bus,msgs,2)==2)
{
res=RT_EOK;
}
else
{
res=-RT_ERROR;
}
}

returnres;
}

初始化部分我們改為下面這樣，只注冊IIC設備就行了，其他的配置在DMP中完成：

i2c_bus=(structmpu6xxx_device*)mpu6xxx_init(MPU6050_I2C_BUS_NAME,MPU6050_ADDR);//初始化MPU6050，測量單位為角速度，加速度while(count++)

/*
mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_ACCEL_RANGE,MPU6XXX_GYRO_RANGE_2000DPS);//陀螺儀范圍配置
mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_ACCEL_RANGE,MPU6XXX_ACCEL_RANGE_2G);//加速度計，一般設置為±2G
mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_SAMPLE_RATE,50);//采樣頻率
mpu6xxx_set_param(i2c_bus,MPU6XXX_DLPF_CONFIG,25);//數字低通濾波器設置，一般為1/2采樣率
*/

while(mpu_dmp_init())
{
rt_thread_mdelay(500);
rt_kprintf("
MPU6050Error
");
}
rt_kprintf("
MPU6050OK
");

DMP初始化成功

獲取結算后的數據：

floatpitch,roll,yaw;//歐拉角

if(mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw)==0)
{
sprintf(str,"pitch=%.1f
",pitch);
rt_kprintf(str);

sprintf(str,"roll=%.1f
",roll);
rt_kprintf(str);

sprintf(str,"yaw=%.1f
",yaw);
rt_kprintf(str);


/*
temp=MPU_Get_Temperature();//得到溫度值

sprintf(str,"temp=%.1f
",temp);
rt_kprintf(str);

MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz);//得到加速度傳感器數據
MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz);//得到陀螺儀數據
*/
}

至此就結束了，使用庫的解算是挺方便的，自己解算其中涉及的計算還是挺麻煩的，本章就不再介紹啦，歡迎做過的小伙伴投稿給我哦！