MPU6500驱动(STM32F4+SPI)

本文详细介绍如何在STM32F427IHx平台上配置并驱动MPU6500六轴传感器。内容包括SPI通信配置、寄存器操作及初始化流程等关键技术细节。

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一、MPU6500基本功能简介

        MPU-6500是一个6轴运动跟踪设备,它结合了一个3轴陀螺仪、3轴加速度计和一个数字运动处理器与设备的所有寄存器通信使用I2C在400kHz或SPI在1MHz执行。设备的所有寄存器通信使用I2C在400kHz或SPI在1MHz执行。(具体介绍在MPU6500产品规格介绍中有,我就不手动翻译了)

二、Cubemax配置

        这里我使用的是STM32F427IHx,进入CubeMAX配置时钟树,主频率168MHz。

        然后开启SPI5与MPU6500进行通讯,SPI模式使用双线全双工模式,帧格式Motorola,、数据帧大小为8Bit、高位数据在前、分频因子为128分频、CPOL为高电平、在偶数边沿采集数据。

       根据编译手册SPI5寄存器地址可知SPI5挂在APB2总线下,配置波特率buad=84MHz(APB2主频)/128(分频倍率)=656.25KBits/s。因为MPU6500的SPI接收在1MHz内,所以分频后要小于1M(buad=84MHz(APB2主频)/64(分频倍率)=1.3125MBits/s)

        SPI有四种模式,根据MPU6500的SPI时序图知,SCLK空闲时为高电平,数据在第二个跳变沿采集(上升沿)。所以我这里使用的是CPHA=1,CPOL=1模式。

         如果将 CPHA(时钟相位)位置 1,则 SCK 引脚上的第二个边沿(如果复位 CPOL 位,则为下降沿;如果将 CPOL 位置 1,则为上升沿)对 MSBit 采样。即,在第二个时钟边沿锁存数据。如果复位 CPHA 位,则 SCK 引脚上的第一个边沿(如果将 CPOL 位置 1,则为下降 沿;如果复位 CPOL 位,则为上升沿)对 MSBit 采样。即,在第一个时钟边沿锁存数据。 CPOL(时钟极性)和 CPHA(时钟相位)位的组合用于选择数据捕获时钟边沿。

         手册里写的不易理解,我使用了广漠飘羽的SPI四种模式讲解,链接如下

https://www.cnblogs.com/gmpy/p/12461461.html

     

         这里注意在SPI定义时候NSS线需要通过根据接线定义。按照硬件我定义NSS的是PF6引脚,我的PF6引脚使用推挽输出,无上拉下拉。

 三、程序

        在Cubemax配置完成就可以直接生成程序,SPI的配置我们不用改。

        接下来经行命令发送和数据的读取,根据MPU6500产品手册,需要发数据两个或多个8位字节。在需要书写命令时候要将第一位第一个字节置0(reg&0x7F)。需要读取数据的时候要将第一位第一个字节置1(reg | 0x80)。

//MPU6500单次写命令
uint8_t mpu_write_byte(uint8_t const reg, uint8_t const data)
{
    MPU_NSS_LOW;					//开始通讯
    tx = reg & 0x7F;			//使第一位为0(写模式)
    HAL_SPI_TransmitReceive(&MPU_HSPI, &tx, &rx, 1, 55);		//写入命令地址
    tx = data;				
    HAL_SPI_TransmitReceive(&MPU_HSPI, &tx, &rx, 1, 55);		//写入数据
    MPU_NSS_HIGH;					//结束通讯
    return 0;
}
//MPU6500单次读取单字节数据
uint8_t mpu_read_byte(uint8_t const reg)
{
    MPU_NSS_LOW;
    tx = reg | 0x80;		//使地址第一位为1(读模式)
    HAL_SPI_TransmitReceive(&MPU_HSPI, &tx, &rx, 1, 55);	//写入需要读取的地址
    HAL_SPI_TransmitReceive(&MPU_HSPI, &tx, &rx, 1, 55);  //为读取的数据提供存储空间
    MPU_NSS_HIGH;
    return rx;
}

         注意每次通讯NSS拉低开始通讯,拉高结束通讯。   

       接下来进行MPU6500初始化函数的书写

uint8_t mpu_device_init(void)
{
	HAL_Delay(100);

	id                               = mpu_read_byte(MPU6500_WHO_AM_I);
	uint8_t i                        = 0;
	uint8_t MPU6500_Init_Data[10][2] = {{ MPU6500_PWR_MGMT_1, 0x80 },     /* 重置设备*/ 
																			{ MPU6500_PWR_MGMT_1, 0x03 },     /* 陀螺仪时钟源设置 */ 
																			{ MPU6500_PWR_MGMT_2, 0x00 },     /* 启动 Acc & Gyro */ 
																			{ MPU6500_CONFIG, 0x04 },         /* 低通滤波 频率41Hz */ 
																			{ MPU6500_GYRO_CONFIG, 0x18 },    /* +-2000dps */ 
																			{ MPU6500_ACCEL_CONFIG, 0x10 },   /* +-8G */ 
																			{ MPU6500_ACCEL_CONFIG_2, 0x02 }, /* 使能低通滤波器  设置 Acc 低通滤波 */ 
																			{ MPU6500_USER_CTRL, 0x20 },};    /* 使能 AUX */ 
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		mpu_write_byte(MPU6500_Init_Data[i][0], MPU6500_Init_Data[i][1]);
		HAL_Delay(1);
	}

	mpu_set_gyro_fsr(3); 		
	mpu_set_accel_fsr(2);

	ist8310_init();
	mpu_offset_call();
	return 0;
}

后续还有MPU6500原始数据转换成四元数,由于篇幅问题,我放到下一期。

 第一次发表,经验不足,如有错误恳请广大网友指出。

#include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h" #include "timer.h" #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "debug_cmdshell.h" #include "stabilizer.h" //任务优先级 #define START_TASK_PRIO 1 //任务堆栈大小 #define START_STK_SIZE 128 //任务句柄 TaskHandle_t StartTask_Handler; //任务函数 void start_task(void *pvParameters); //任务优先级 #define TASK2_TASK_PRIO 3 //任务堆栈大小 #define TASK2_STK_SIZE 512 //任务句柄 TaskHandle_t Task2Task_Handler; //任务函数 void task2_task(void *pvParameters); int main(void) { NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4 delay_init(); //延时函数初始化 uart_init(115200); //初始化串口 LED_Init(); //初始化LED stabilizerInit(); //创建开始任务 xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, //任务函数 (const char* )"start_task", //任务名称 (uint16_t )START_STK_SIZE, //任务堆栈大小 (void* )NULL, //传递给任务函数的参数 (UBaseType_t )START_TASK_PRIO, //任务优先级 (TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); //任务句柄 vTaskStartScheduler(); //开启任务调度 } //开始任务任务函数 void start_task(void *pvParameters) { taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区 xTaskCreate((TaskFunction_t )task2_task, (const char* )"task2_task", (uint16_t )TASK2_STK_SIZE, (void* )NULL, (UBaseType_t )TASK2_TASK_PRIO, (TaskHandle_t* )&Task2Task_Handler); xTaskCreate(stabilizerTask, "STABILIZER", 450, NULL, 5, NULL); /*创建姿态任务*/ vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务 taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区 } //task2任务函数 void task2_task(void *pvParameters) { //u8 task2_num=0; u16 len; while(1) { //task2_num++; //任务2执行次数加1 注意task1_num2加到255的时候会清零!! //printf("任务2已经执行:%d次\r\n",task2_num); if(USART_RX_STA&0x8000) { len=USART_RX_STA&0x3fff; debugcmd_process(USART_
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