基于STM32单片机控制mpu6050六轴陀螺仪模块读取加速度和角速度

欢迎入群共同学习交流
时间记录：2024/11/14

一、知识点记录

400KHz的IIC接口
1.端口介绍

端口名	介绍
VCC	电源引脚接3.3V
GND	电源地
SCL	时钟引脚
SDA	数据引脚
XDA	从IIC接口数据引脚
XCL	从IIC接口时钟引脚
AD0	设备地址选择引脚，AD0=0，则设备地址为0x68，AD0=1，则设备地址为0x69，地址最低位表示读写
INT	中断输出引脚

2.初始化步骤
1）初始化IIC接口
2）复位MPU6050
3）设置角速度传感器和加速度传感器的满量程范围
4）设置其他参数
5）设置系统时钟
6）使能角速度和加速度传感器

3.常用寄存器介绍
1）电源管理寄存器1（0x6B）

Bit7	6	5	4	3	2	1	0
DEVICE_RESET	SLEEP	CYCLE	-	TEMP_DIS	CLK[2:0]

DEVICE_RESET=1,复位MPU6050，复位完成后，自动清零
SLEEP=1，进入睡眠模式，SLEEP=0，正常工作模式
TEMP_DIS=0，使能温度传感器，TEMP_DIS=1，失能温度传感器
CLKSEL[2:0] – 时钟源
000 – 内部8M RC晶振
001 – PLL，使用X轴陀螺作为参考，一般选择此时钟源
010 – PLL，使用Y轴陀螺作为参考
011 – PLL，使用Z轴陀螺作为参考
100 – PLL，使用外部32.768KHz作为参考
101 – PLL，使用外部19.2MHz作为参考
110 – 保留
111 – 关闭时钟，保持时序产生电路复位状态
2）陀螺仪配置寄存器（0x1B）

Bit7	6	5	4	3	2	1	0
XG_ST	YG_ST	ZG_ST	FS_SEL[1:0]		-	-	-

XYZG_ST，用于自测试
FS_SEL[1:0]，用于设置陀螺仪的满量程范围0，±250°/S；1，±500°/S；2，±1000°/S；3，±2000°/S，假设设置为3，由于陀螺仪ADC为16位分辨率，所以灵敏度为65536/4000=16.4LSB/(°/S)
3）加速度传感器配置寄存器（0x1C）

Bit7	6	5	4	3	2	1	0
XA_ST	YA_ST	ZA_ST	AFS_SEL[1:0]		-	-	-

XYZA_ST，用于自测试
AFS_SEL[1:0]，用于设置满量程范围，0，±2g；1，±4g；2，±8g；3，±16g，假设设置为0，灵敏度为65536/4=16384LSB/g
4）陀螺仪采样率分频寄存器（0x19）
8位SMPLRT_DIV[7:0]，设置采样频率，计算公式为：采样频率=陀螺仪输出频率/（1+SMPLRT_DIV），陀螺仪输出频率为1KHz或8KHz，与数字低通滤波器（DLPF）的设置有关，当DLPF_CFG=0/7时，频率为8KHz，其他情况为1KHz
5）配置寄存器（0x1A）

Bit7	6	5	4	3	2	1	0
-	-	EXT_SYNC_SET[2:0]			DLPF_CFG[2:0]

一般设置带宽=1/2采样率
6）电源管理寄存器2（0x6C）

Bit7	6	5	4	3	2	1	0
LP_WAKE_CTRL[1:0]		STBY_XA	STBY_YA	STBY_ZA	STBY_XG	STBY_YG	STBY_ZG

LP_WAKE_CTRL[1:0]控制低功耗时的唤醒频率，其余6位分别控制加速度和陀螺仪的x/y/z轴是否进入待机模式
7）加速度传感器数据输出寄存器（0x3B-0x40）
3B:ACCEL_XOUT[15:8]
3C:ACCEL_XOUT[7:0]
3D:ACCEL_YOUT[15:8]
3E:ACCEL_YOUT[7:0]
3F:ACCEL_ZOUT[15:8]
40:ACCEL_ZOUT[7:0]
高位在前，低位在后组成16位数据，最高位表示符号
8）陀螺仪数据输出寄存器（0x43-0x48）
43:GYRO_XOUT[15:8]
44:GYRO_XOUT[7:0]
45:GYROL_YOUT[15:8]
46:GYRO_YOUT[7:0]
47:GYRO_ZOUT[15:8]
48:GYRO_ZOUT[7:0]
9）温度数据输出寄存器（0x41-0x42）
41:TEMP_OUT[15:8]
42:TEMP_OUT[7:0]
计算公式temp = 36.53+regval/340（℃），regval为读取到的寄存器值

二、示例代码

头文件

#ifndef __MPU6050_H__
#define __MPU6050_H__

#include "stm32f10x.h"

void mpu6050Init(void);
void mpu6050GetData(int16_t* ax, int16_t* ay, int16_t* az, int16_t* gx, int16_t* gy, int16_t* gz);

#endif

源文件

#include "mpu6050.h"
#include "delay.h"

/**
 * IIC通信过程
 * 起始位+(8位地址+读写位)寻址+应答+数据+应答+停止位
*/

#define SCLOUT(x)   GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_9, (BitAction)(x))
#define SDAOUT(x)   GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_8, (BitAction)(x))
#define SDAIN       GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_8)

// MPU6050 REG ADDR
#define MPU6050_ADDR 0x68 // 0110 1000