esp32系列(10)：mpu6050驱动

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分类专栏： ESP32学习文章标签： esp32

于 2022-03-12 14:43:42 首次发布

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1 mpu6050 学习

1.1 概述

MPU-60X0：

具有嵌入式3轴MEMS陀螺仪、3轴MEMS加速度计和数字运动处理器（Digital Motion Processor，DMP）硬件加速器引擎，带有辅助I2C端口。
三个16位模数转换器（ADC），用于采样陀螺仪的输出。
三个16位模数转换器（ADC），用于采样加速度计的输出。
可编程陀螺仪满量程范围为±250、±500、±1000和±2000°/sec（dps），用户可编程加速计满量程范围为±2g、±4g、±8g和±16g。
使用最高400kHz的I2C或1MHz的SPI（仅限MPU-6000）与设备的所有寄存器进行通信。
MPU-6000和MPU-6050完全相同，只是MPU-6050仅支持I2C串行接口，并且有一个单独的VLOGIC参考引脚。

1.2 引脚

在这里插入图片描述

AUX_DA和AUX_CL是一组辅助I2C接口，用于连接外部传感器。
SDA 和 SCL 是主I2C接口，用于我们读取数据。
AD0 为地址LSB选择引脚。
INT 为中断输出。

1.3 关于中断信号

中断功能通过中断配置寄存器进行配置。可配置的项目包括INT引脚配置、中断锁定和清除方法，以及中断触发器。可触发中断的项目包括

1 锁定到新参考振荡器的时钟发生器（在切换时钟源时使用）；
2 可读取新数据（从FIFO和数据寄存器）；
3 加速计事件中断；
4 MPU-60X0没有从辅助I2C总线上的辅助传感器接收到确认。中断状态可以从中断状态寄存器中读取。

中断源可以配置为：
在这里插入图片描述

1.4 I2C通信协议

在这里插入图片描述

器件地址： b110100(AD0)

2 mpu6050驱动

2.1 初始化配置

主要的寄存器：

1 复位

配置 0x6B 为 0x80 ,复位后 DEVICE_RESET 自动清零。默认值为0x40。
配置 0x6B 为 0x00 ,清除睡眠模式。
2 配置参数
设置满量程范围
配置 0x1B 为 0x18 , 陀螺仪满量程配置为 ± 2000 °/s。
配置 0x1C 为 0x00 , 陀螺仪满量程配置为 ± 2 g。

设置中断
配置 0x38 为 0x00 , 禁用中断

设置AUX I2C接口
配置 0x6A 为 0x00

设置FIFO
配置 0x23 为 0x00

设置采样率 Sample Rate = Gyroscope Output Rate / (1 + SMPLRT_DIV)
Gyroscope Output Rate = 8kHZ(reg26.DLPF_CFG=0或7)，Gyroscope Output Rate = 1kHZ(reg26.DLPF使能)，
配置 0x19 为 0x63，Sample Rate = 1KHz / (1 + 99) = 100Hz

设置数字低通滤波器, 我们的采样率为100Hz，设置带宽为44Hz即可。
配置 0x1A 为 0x13。

设置系统时钟源为X轴陀螺仪PLL参考时钟
设置 0x6B 为 0x09

使能传感器
设置 0x6C 为 0x00

初始化函数：

// 初始化寄存器列表  
static const uint8_t mpu6050_init_cmd[11][2] = {
    {0x6B, 0x80}, // PWR_MGMT_1, DEVICE_RESET  
    // need wait 
    {0x6B, 0x00}, // cleat SLEEP
    {0x1B, 0x18}, // Gyroscope Full Scale Range = ± 2000 °/s
    {0x1C, 0x00}, // Accelerometer Full Scale Range = ± 2g 
    {0x38, 0x00}, // Interrupt Enable.disenable 
    {0x6A, 0x00}, // User Control.auxiliary I2C are logically driven by the primary I2C bus
    {0x23, 0x00}, // FIFO Enable.disenable  
    {0x19, 0x63}, // Sample Rate Divider.Sample Rate = 1KHz / (1 + 99)  
    {0x1A, 0x13}, // EXT_SYNC_SET = GYRO_XOUT_L[0]; Bandwidth = 3
    {0x6B, 0x01}, // Power Management 1.PLL with X axis gyroscope reference
    {0x6C, 0x00}  // Power Management 2
};

/**
* @brief 初始化 mpu6050
*/
esp_err_t mpu6050_init()
{
    esp_err_t esp_err;
    i2c_config_t conf = {
        .mode = I2C_MODE_MASTER,
        .sda_io_num = MPU6050_I2C_SDA,         // select GPIO specific to your project
        .sda_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
        .scl_io_num = MPU6050_I2C_SCL,         // select GPIO specific to your project
        .scl_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
        .master.clk_speed = MPU6050_I2C_FREQ,  // select frequency specific to your project
        // .clk_flags = 0,          /*!< Optional, you can use I2C_SCLK_SRC_FLAG_* flags to choose i2c source clock here. */
    };
    esp_err = i2c_param_config(MPU6050_I2C_PORT_NUM, &conf);
    printf("i2c_param_config: %d \n", esp_err);

    esp_err = i2c_driver_install(MPU6050_I2C_PORT_NUM, I2C_MODE_MASTER, 0, 0, 0);
    printf("i2c_driver_install: %d \n", esp_err);

    for (size_t i = 0; i < 11; i++)
    {
        esp_err = i2c_master_write_slave(MPU6050_I2C_PORT_NUM, mpu6050_init_cmd[i], 2);
        if (i == 0)
            vTaskDelay(500 / portTICK_RATE_MS);
    }
    printf("mpu6050_init_cmd: %d \n", esp_err);
    return esp_err;
}

2.2 获取数据

传感器相关的数据存储在地址位0x3B~0x48的寄存器中。

在这里插入图片描述

获取数据即读取相关寄存器然后完成数据转换即可：

/**
* @brief 读取加速度计、温度和陀螺仪数据
*/
measurement_out_t mpu6050_get_value()
{
    uint8_t *measurement_bytes_out = (uint8_t *)malloc(14);
    i2c_master_read_slave(MPU6050_I2C_PORT_NUM, 0x3B, measurement_bytes_out, 14);
    measurement_out_t measurement_out = {
        .accel_out.accel_xout = (int16_t)(measurement_bytes_out[0]<<8 | measurement_bytes_out[1]),
        .accel_out.accel_yout = (int16_t)(measurement_bytes_out[2]<<8 | measurement_bytes_out[3]),
        .accel_out.accel_zout = (int16_t)(measurement_bytes_out[4]<<8 | measurement_bytes_out[5]),
        .temp_out.temp_xout = (int16_t)(measurement_bytes_out[6]<<8 | measurement_bytes_out[7]),
        .gyro_out.gyro_xout = (int16_t)(measurement_bytes_out[8]<<8 | measurement_bytes_out[9]),
        .gyro_out.gyro_yout = (int16_t)(measurement_bytes_out[10]<<8 | measurement_bytes_out[11]),
        .gyro_out.gyro_zout = (int16_t)(measurement_bytes_out[12]<<8 | measurement_bytes_out[13]),
    };
    return measurement_out;
}