STM32F4单片机陀螺仪获取姿态角（有代码）

mpu6050简介：

MPU-6000（6050）为全球首例整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时间轴之差的问题，减少了大量的封装空间。当连接到三轴磁强计时，MPU-60X0提供完整的9轴运动融合输出到其主I2C或SPI端口(SPI仅在MPU-6000上可用)。

MPU6050， 该芯片内部集成一个三轴加速度传感器和一个三轴陀螺仪，并且自带 DMP(Digital Motion Processor)，该传感器可以用于四轴飞行器的姿态控制和解算。

MPU-6000（6050）的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec (dps)，可准确追踪快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的IIC或最高达20MHz的SPI（MPU-6050没有SPI）。MPU-6000可在不同电压下工作，VDD供电电压介为2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VDDIO供电为1.8V± 5%（MPU6000仅用VDD）。MPU-6000的包装尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。

其功能如图所示：

mup6050原理图：

STM32F4 开发板自带了 MPU6050 传感器。我们将使用 STM32F4 来驱动 MPU6050，读取其原始数据，并利用其自带的 DMP 实现姿态解算。MPU6050 内部整合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器，并且含有一个第二 IIC 接口 ，可用于连接外部磁力传感器，并利用自带的数字运动处理器（DMP: Digital Motion Processor）硬件加速引擎，通过主 IIC 接口，向应用端输出完整的 9 轴融合演算数据。有了 DMP，我们可以使用 InvenSense 公司提供的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时大大降低了开发难度。

对于姿态角的理解：

姿态角和自由度相关联，在控制和机械领域广泛使用，它是用航向角、俯仰角和圆滚角三个欧拉角表示。

pitch是围绕X轴旋转，也叫做俯仰角。
yaw是围绕Y轴旋转，也叫偏航角。
roll是围绕Z轴旋转，也叫横滚角（翻滚角）。

pitch：
机体坐标系X轴与水平面的夹角。
当X轴的正半轴位于过坐标原点的水平面之上（抬头）时，俯仰角为正，否则为负。
pitch是围绕X轴旋转，也叫做俯仰角。

yaw：
机体坐标系xb轴在水平面上投影与地面坐标系xg轴（在水平面上，指向目标为正）之间的夹角，
由xg轴逆时针转至机体xb的投影线时，偏航角为正，即机头右偏航为正，
反之为负。
yaw是围绕Y轴旋转，也叫偏航角。

rool：
机体坐标系zb轴与通过机体xb轴的铅垂面间的夹角，机体向右滚为正，
反之为负。
roll是围绕Z轴旋转，也叫翻滚角。

DMP简介：

我们可以读出 MPU6050 的加速度传感器和角速度传感器的原始数据。不过这些原始数据，对想搞四轴之类的初学者来说，用处不大，我们期望得到的是姿态数据，也就是欧拉角：航向角（yaw）、横滚角（roll）和俯仰角（pitch）。有了这三个角，我们就可以得到当前四轴的姿态，这才是我们想要的结果。要得到欧拉角数据，就得利用我们的原始数据，进行姿态融合解算，这个比较复杂，知识点比较多，初学者 不易掌握。而 MPU6050 自带了数字运动处理器，即 DMP，并且， 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，而得到四元数之后，就可以很方便的计算出欧拉角，从而得到 yaw、roll 和 pitch。使用内置的 DMP，大大简化了四轴的代码设计，且 MCU 不用进行姿态解算过程，大大降低了 MCU 的负担，从而有更多的时间去处理其他事件，提高系统实时性。使用 MPU6050 的 DMP 输出的四元数是 q30 格式的，也就是浮点数放大了 2 的 30 次方倍。

姿态角测量原理：

硬件设计：