MPU6050模块详解：从寄存器配置到数据读取（中） | 零基础入门STM32第九十步

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于 2025-04-01 08:00:00 发布

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分类专栏： STM32入门教程（100步）文章标签： stm32 驱动开发单片机嵌入式硬件物联网

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加速度传感器	电路连接。手册分析。驱动程序，读出数据。	能读出3轴数据。

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▲ 回顾上期🔍MPU6050模块详解：从原理到STM32驱动指南（上） | 零基础入门STM32第八十九步

一、MPU6050驱动程序分析概述

1.1 驱动程序核心原理

MPU6050驱动程序的核心是通过I2C总线与芯片通信，读写内部寄存器实现功能配置和数据采集。其核心流程包括：
• 初始化配置：设置量程、采样率、滤波参数等
• 数据采集：读取加速度、陀螺仪原始数据寄存器
• 数据处理：原始数据转换与实际物理量计算

1.2 驱动开发关键点

二、MPU6050数据手册关键解析

2.1 芯片型号对比

特性	MPU6050	MPU6000
接口	I2C(400kHz)	SPI(20MHz)/I2C
逻辑电平	独立VLOGIC引脚	共用VDD供电
封装尺寸	4x4x0.9mm QFN	相同封装
应用场景	消费电子、穿戴设备	工业级应用

2.2 核心特征

• 9轴数据融合：3轴陀螺仪 + 3轴加速度计 + 外接磁力计
• 数字运动处理器(DMP)：硬件级姿态解算
• 可编程配置：
• 陀螺仪量程：±250°/s ~ ±2000°/s
• 加速度计量程：±2g ~ ±16g
• 数字低通滤波器可调

三、寄存器映射与关键寄存器详解

3.1 寄存器地址空间

#define SMPLRT_DIV  0x19   // 采样率分频器
#define CONFIG      0x1A   // 配置寄存器
#define GYRO_CONFIG 0x1B   // 陀螺仪配置
#define ACCEL_CONFIG 0x1C  // 加速度计配置
#define FIFO_EN     0x23   // FIFO使能
#define INT_PIN_CFG 0x37   // 中断引脚配置
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B  // 加速度X轴高字节
#define GYRO_XOUT_H  0x43  // 陀螺仪X轴高字节
#define PWR_MGMT_1  0x6B   // 电源管理

3.2 关键寄存器配置示例

3.2.1 陀螺仪配置（GYRO_CONFIG）

// 设置量程为±2000°/s
writeByte(MPU6050_ADDR, GYRO_CONFIG, 0x18);

位域解析：

[7-5] X/Y/Z轴自检
[4-3] FS_SEL：00(±250), 01(±500), 10(±1000), 11(±2000)

3.2.2 电源管理（PWR_MGMT_1）

// 唤醒设备，选择时钟源
writeByte(MPU6050_ADDR, PWR_MGMT_1, 0x01);

时钟源选择：

000: 内部8MHz RC振荡器
001: PLL with X轴陀螺仪参考

四、原始数据显示程序分析

4.1 数据读取流程

void readRawData(int16_t* accel, int16_t* gyro){
    uint8_t buffer[14];
    readBytes(MPU6050_ADDR, ACCEL_XOUT_H, 14, buffer);
    
    accel[0] = (buffer[0]<<8) | buffer[1];  // X轴加速度
    accel[1] = (buffer[2]<<8) | buffer[3];  // Y轴加速度
    accel[2] = (buffer[4]<<8) | buffer[5];  // Z轴加速度
    
    gyro[0]  = (buffer[8]<<8)  | buffer[9];  // X轴陀螺仪
    gyro[1]  = (buffer[10]<<8) | buffer[11]; // Y轴陀螺仪
    gyro[2]  = (buffer[12]<<8) | buffer[13]; // Z轴陀螺仪
}

4.2 数据转换公式

加速度转换（以±2g量程为例）：

实际值(g) = 原始值 / 16384

陀螺仪转换（以±2000°/s量程为例）：

角速度(°/s) = 原始值 / 16.4

4.3 典型配置序列

void initMPU6050(){
    writeByte(MPU6050_ADDR, PWR_MGMT_1, 0x00);    // 解除休眠
    writeByte(MPU6050_ADDR, SMPLRT_DIV, 0x07);    // 1kHz/(7+1)=125Hz
    writeByte(MPU6050_ADDR, CONFIG, 0x06);        // 5Hz低通滤波
    writeByte(MPU6050_ADDR, GYRO_CONFIG, 0x18);  // ±2000°/s
    writeByte(MPU6050_ADDR, ACCEL_CONFIG, 0x10); // ±8g
}

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📌 下期预告：下一期将探讨MPU6050驱动程序分析2，欢迎持续关注！

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