MPU 6050简介

什么是MPU6050？

MPU6050是InvenSense公司推出的全球首款整合性6轴运动处理组件，内带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，利用自带数字运动处理器（DMP：Digital Motion Processor）硬件加速引擎，通过主IIC接口，可以向应用端输出完整的9轴姿态融合演算数据。

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

u MPU6050的特点

1自带数字运动处理（DMP：Digital Motion Processing）,可以输出6轴或9轴（需外接磁传感器）姿态解算数据。

2集成可程序控制，测量范围为±250，±250，±500，±1000，±2000°/sec的3轴角速度传感器（陀螺仪）。

3集成可程序控制，范围为±2g, ±4g, ±8g, ±16g的3轴加速度传感器。

4自带数字温度传感器

5可输出中断（interrupt）,支持姿势识别，摇摄，画面放大缩小、滚动、快速下降中断、high-G中断、零动作感应、触击感应、摇动感应功能

6自带1024字节FIFO，有助于降低系统功耗

7高达400Khz的IIC通信接口

8超小封装尺寸：4*4*0.9mm(QFN)

u MPU6050框图

MPU 6050初始化

1初始化IIC接口

2复位MPU6050。由电源管理寄存器1（0X6B）控制

3设置角速度传感器和加速度传感器的满量程范围。由陀螺仪配置寄存器（0X1B）和加毒素传感器配置寄存器（0X1C）设置。

4设置其他参数。配置中断，由中断使能寄存器（0X38）控制：设置AUX IIC接口，由用户控制寄存器（0X6A）；设置FIFO，由FIFO使能寄存器（0X23）控制；陀螺仪采样率，由采样率分频寄存器（0X19）控制；设置数字低通滤波器，由配置寄存器（0X1A）控制。

5设置系统时钟。由电源管理寄存器1（0X6B）控制。一般选择x轴陀螺PLL作为 时钟源以获得更高精度的时钟。

6使能角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器。由电源管理寄存器2(0X6C)控制

初始化完成，即可读取陀螺仪、加速度传感器和温度传感器的数据了！！

 

u 电源管理寄存器1（0X6B）

DEVICE_RESE=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，用于设置是否使能温度传感器，设置为0，则使能。

CLKSEL[2:0],用于选择系统时钟源。

u 陀螺仪配置寄存器

      该寄存器我们只关心FS_SEL[1:0]这两位，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;我们一般设置为3，即±2000°/S，因为陀螺仪的ADC为16位分辨率，所以得到灵敏度为：65536/4000=16.4LSB/(°/S)。

u 加速度传感器配置寄存器（0X1C）

该寄存器我们只关心AFS_SEL[1:0]这两位，用于设置加速度传感器的满量程范围：0,±2g; 1,±4g; 2,±8g; 3,±16g;我们一般设置为0，即±2g，因为加速度传感器的ADC也是16位，所以得到的灵敏度为：65536/4=16384LSB/g.

u FIFO使能寄存器（0X23）

      该寄存器用于控制FIFO使能，在简单读取传感器数据的时候，可以不用FIFO，设置对应位为：0，即可禁止FIFO,设置为1，则使能FIFO.

 

注意：加速度传感器的三个轴，全由1个位（ACCEL_FIFO_EN）控制，只要该位置1，则加速度传感器的三个通道都开启FIFO了。

u 陀螺仪采样频率分频寄存器（0X19）

      该寄存器用于设置MPU6050的陀螺仪采样频率，计算公式为：

                  采样频率 = 陀螺仪输出频率/（1+SMPLRT_DIV）

      这里的陀螺仪输出频率，是1khz或者8Khz，与数字低通滤波器（DLPF）的设置有关，当DLPF_CFG=0/7的时候，频率为8khz，其他情况是1Khz.而且DLPF滤波频率一般设置为采样率的一半。采样率，我们假定设置为50Hz,那么：SMPLRT_DIV=1000/50-1=19。

 

u 配置寄存器

重点看数字低通滤波器（DLPF）的设置为，即：DLPF_CFG[2:0],加速度计和陀螺仪，都是根据这三个为的配置进行过滤的，如下表：

 

 

u 电源管理寄存器2（0X6C）

该寄存器的LP_WAKE_CTRL用于控制低功耗时的唤醒频率，本例程用不到。剩下的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，这里我们全部都不进入待机模式，所以全部设置为：0，即可。

u 加速度传感器数据输出寄存器（0X3B~0X40）

      加速度传感器数据输出寄存器总共由6个寄存器组成，输出X/Y/Z三个轴的加速度传感器值，高字节在前，低字节在后。

u 陀螺仪数据输出寄存器（0X43~0X48）

      陀螺仪数据输出寄存器总共由6个寄存器组成，输出X/Y/Z三个轴的陀螺仪传感器数据，高字节在前，低字节在后。

 

 

 

u 温度传感器数据输出寄存器（0X41~0X42）

      通过读取0X41(高8位)和0X42（低8位）寄存器得到，温度换算公式为：

       Temperature = 36.53 + regval/340

      其中，Temperature为计算得到的温度值，单位为°C，regval为从0X41和0X42读到的温度传感器值。

 

DMP使用介绍

      通过前面的学习，我们可以正常读取MPU6050的加速度传感器、陀螺仪和温度传感器的数据，但是实际使用的时候（比如做四轴），我们更希望得到姿态数据，即欧拉角：航向角（yaw）,横滚角（roll）,俯仰角（pitch）。

      要得到欧拉角数据，就要利用我们的原始数据，进行姿态融合结算，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、pitch。

      使用内置的DMP，可以大大简化代码设计，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。

InvenSense提供的MPU6050运动驱动库是基于MSP430的，我们需要将其移植一下，才可以用到STM32上面。

Embedded_MotionDriver_5.1.rar

Embedded Motion Driver_5.1.1 API说明.pdf

Embedded Motion Driver_5.1.rar教程.pdf

官方DMP驱动库移植，主要是实现这4个函数：

I2c_write、i2c_read、delay_ms、get_ms。移植后的驱动代码如右图：

DMP使用介绍

MPU6050 DMP输出的是姿态结算后的四元数，采用q30格式，也就是放大了2的30次方，我们要得到欧拉角，就得做一个转换，代码如下：

 

Quat[0]~quat[3]:是MPU6050的DMP解算后的四元数，q30格式。

q30:是一个常量：1073741824，即2的30次方。

57.3：是弧度转换为角度，即180/Π棑，这样的结果就是以度（°）为单位的。

MPU-6050模块原理图如下图：

 

源码-6050驱动代码

1、MPU6050IIC接口驱动代码

2、MPU_Init函数

3、MPU_Get_Gyroscope函数

4、MPU_Get_Accelerometer函数

5、MPU_Get_Temperature函数

 

DMP移植相关代码

I2c_write、i2c_read、delay_ms、get_ms.

2、mpu_dmp_init函数

3、mpu_dmp_get_data函数

 

链接：https://pan.baidu.com/s/1GH9CdiiDAPdq74kXmUtYCw 

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