STM32F103C8T6 MPU6050 三位角度变化(HAL库)
前言，
最近准备弄一个仿生机器人，需要了解机器人当前的姿态，实现这个目标最好的元件就是陀螺仪，经过一天的研究，终于成功的实现陀螺仪的原始数据输出，并且把它转化为角度的功能
MPU6050的介绍
关于MPU6050的基本介绍网上的资料到处都是，这里就不在赘述啦，小伙伴直接百度就好。
MPU6050 与 STM32 的实物连接
MPU6050 STM32
SDA -> SDA
SCL -> SCL
VCC -> 5V
GND -> GND
AD0 -> GND(这里解地和接3.3V主要影响的是IIC的地址，接地是0X68,接VCC是0X69)
cubemx配置
这里只需要正常的开启IIC以及串口就好，需要注意的地方只有一个就是IIC的速率需要选择400KHz，后面DMP的时候需要使用。
程序源码
###MOU6050.c
#include "mpu6050.h"
//初始化MPU6050
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Init(void)
{
uint8_t res;
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
HAL_I2C_Init(&hi2c1);
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80); //复位MPU6050
HAL_Delay (100);
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00); //唤醒MPU6050
MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺仪传感器,±2000dps
MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度传感器,±2g
MPU_Set_Rate(50); //设置采样率50Hz
MPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //关闭所有中断
MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00); //I2C主模式关闭
MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00); //关闭FIFO
MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80); //INT引脚低电平有效
res=MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确
{
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01); //设置CLKSEL,PLL X轴为参考
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00); //加速度与陀螺仪都工作
MPU_Set_Rate(50); //设置采样率为50Hz
}else return 1;
return 0;
}
//设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围
//fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_Gyro_Fsr(uint8_t fsr)
{
return MPU_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围
}
//设置MPU6050加速度传感器满量程范围
//fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_Accel_Fsr(uint8_t fsr)
{
return MPU_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围
}
//设置MPU6050的数字低通滤波器
//lpf:数字低通滤波频率(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_LPF(uint16_t lpf)
{
uint8_t data=0;
if(lpf>=188)data=1;
else if(lpf>=98)data=2;
else if(lpf>=42)data=3;
else if(lpf>=20)data=4;
else if(lpf>=10)data=5;
else data=6;
return MPU_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器
}
//设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)
//rate:4~1000(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate)
{
uint8_t data;
if(rate>1000)rate=1000;
if(rate<4)rate=4;
data=1000/rate-1;
data=MPU_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data); //设置数字低通滤波器
return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半
}
//得到温度值
//返回值:温度值(扩大了100倍)
float MPU_Get_Temperature(void)
{
unsigned char buf[2];
short raw;
float temp;
MPU_Read_Len(MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf);
raw=(buf[0]<<8)| buf[1];
temp=(36.53+((double)raw)/340)*100;
// temp = (long)((35 + (raw / 340)) * 65536L);
return temp/100.0f;
}
//得到陀螺仪值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
{
uint8_t buf[6],res;
res=MPU_Read_Len(MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);
if(res==0)
{
*gx=((uint16_t)buf[0]<<8)|buf[1];
*gy=((uint16_t)buf[2]<<8)|buf[3];
*gz=((uint16_t)buf[4]<<8)|buf[5];
}
return res;
}
//得到加速度值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
{
uint8_t buf[6],res;
res=MPU_Read_Len(MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);
if(res==0)
{
*ax=((uint16_t)buf[0]<<8)|buf[1];
*ay=((uint16_t)buf[2]<<8)|buf[3];
*az=((uint16_t)buf[4]<<8)|buf[5];
}
return res;;
}
//IIC连续写
uint8_t MPU_Write_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_WRITE, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, len, 0xfff);
HAL_Delay(1);
return 0;
}
//IIC连续读
//addr:器件地址
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Read_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU_READ, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, len, 0xfff);
HAL_Delay(1);
return 0;
}
//IIC写一个字节
//reg:寄存器地址
//data:数据
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Write_Byte(uint8_t reg,uint8_t data)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
unsigned char W_Data=0;
W_Data = data;
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_WRITE, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &W_Data, 1, 0xfff);
HAL_Delay(1);
return 0;
}
//IIC读一个字节
//reg:寄存器地址
//返回值:读到的数据
uint8_t MPU_Read_Byte(uint8_t reg)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
unsigned char R_Data=0;
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU_READ, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &R_Data, 1, 0xfff);
HAL_Delay(1);
return R_Data;
}
MPU6050.h
#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H
#include "stm32f1xx_hal.h"
//#define MPU_ACCEL_OFFS_REG 0X06 //accel_offs寄存器,可读取版本号,寄存器手册未提到
//#define MPU_PROD_ID_REG 0X0C //prod id寄存器,在寄存器手册未提到
#define MPU_SELF_TESTX_REG 0X0D //自检寄存器X
#define MPU_SELF_TESTY_REG 0X0E //自检寄存器Y
#define MPU_SELF_TESTZ_REG 0X0F //自检寄存器Z
#define MPU_SELF_TESTA_REG 0X10 //自检寄存器A
#define MPU_SAMPLE_RATE_REG 0X19 //采样频率分频器
#define MPU_CFG_REG 0X1A //配置寄存器
#define MPU_GYRO_CFG_REG 0X1B //陀螺仪配置寄存器
#define MPU_ACCEL_CFG_REG 0X1C //加速度计配置寄存器
#define MPU_MOTION_DET_REG 0X1F //运动检测阀值设置寄存器
#define MPU_FIFO_EN_REG 0X23 //FIFO使能寄存器
#define MPU_I2CMST_CTRL_REG 0X24 //IIC主机控制寄存器
#define MPU_I2CSLV0_ADDR_REG 0X25 //IIC从机0器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_REG 0X26 //IIC从机0数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_CTRL_REG 0X27 //IIC从机0控制寄存器
#define MPU_I2CSLV1_ADDR_REG 0X28 //IIC从机1器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_REG 0X29 //IIC从机1数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_CTRL_REG 0X2A //IIC从机1控制寄存器
#define MPU_I2CSLV2_ADDR_REG 0X2B //IIC从机2器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_REG 0X2C //IIC从机2数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_CTRL_REG 0X2D //IIC从机2控制寄存器
#define MPU_I2CSLV3_ADDR_REG 0X2E //IIC从机3器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_REG 0X2F //IIC从机3数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_CTRL_REG 0X30 //IIC从机3控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_ADDR_REG 0X31 //IIC从机4器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_REG 0X32 //IIC从机4数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DO_REG 0X33 //IIC从机4写数据寄存器
#define MPU_I2CSLV4_CTRL_REG 0X34 //IIC从机4控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DI_REG 0X35 //IIC从机4读数据寄存器
#define MPU_I2CMST_STA_REG 0X36 //IIC主机状态寄存器
#define MPU_INTBP_CFG_REG 0X37 //中断/旁路设置寄存器
#define MPU_INT_EN_REG 0X38 //中断使能寄存器
#define MPU_INT_STA_REG 0X3A //中断状态寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTH_REG 0X3B //加速度值,X轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTL_REG 0X3C //加速度值,X轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTH_REG 0X3D //加速度值,Y轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTL_REG 0X3E //加速度值,Y轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG 0X3F //加速度值,Z轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG 0X40 //加速度值,Z轴低8位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTH_REG 0X41 //温度值高八位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTL_REG 0X42 //温度值低8位寄存器
#define MPU_GYRO_XOUTH_REG 0X43 //陀螺仪值,X轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_XOUTL_REG 0X44 //陀螺仪值,X轴低8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTH_REG 0X45 //陀螺仪值,Y轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTL_REG 0X46 //陀螺仪值,Y轴低8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTH_REG 0X47 //陀螺仪值,Z轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTL_REG 0X48 //陀螺仪值,Z轴低8位寄存器
#define MPU_I2CSLV0_DO_REG 0X63 //IIC从机0数据寄存器
#define MPU_I2CSLV1_DO_REG 0X64 //IIC从机1数据寄存器
#define MPU_I2CSLV2_DO_REG 0X65 //IIC从机2数据寄存器
#define MPU_I2CSLV3_DO_REG 0X66 //IIC从机3数据寄存器
#define MPU_I2CMST_DELAY_REG 0X67 //IIC主机延时管理寄存器
#define MPU_SIGPATH_RST_REG 0X68 //信号通道复位寄存器
#define MPU_MDETECT_CTRL_REG 0X69 //运动检测控制寄存器
#define MPU_USER_CTRL_REG 0X6A //用户控制寄存器
#define MPU_PWR_MGMT1_REG 0X6B //电源管理寄存器1
#define MPU_PWR_MGMT2_REG 0X6C //电源管理寄存器2
#define MPU_FIFO_CNTH_REG 0X72 //FIFO计数寄存器高八位
#define MPU_FIFO_CNTL_REG 0X73 //FIFO计数寄存器低八位
#define MPU_FIFO_RW_REG 0X74 //FIFO读写寄存器
#define MPU_DEVICE_ID_REG 0X75 //器件ID寄存器
//如果AD0脚(9脚)接地,IIC地址为0X68(不包含最低位).
//如果接V3.3,则IIC地址为0X69(不包含最低位).
#define MPU_ADDR 0X68
因为开发板接GND,所以转为读写地址后,为0XD1和0XD0(如果接GND,则为0XD3和0XD2)
#define MPU_READ 0XD1
#define MPU_WRITE 0XD0
uint8_t MPU_Init(void); //初始化MPU6050
uint8_t MPU_Write_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf); //IIC连续写
uint8_t MPU_Read_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf); //IIC连续读
uint8_t MPU_Write_Byte(uint8_t reg,uint8_t data); //IIC写一个字节
uint8_t MPU_Read_Byte(uint8_t reg); //IIC读一个字节
uint8_t MPU_Set_Gyro_Fsr(uint8_t fsr);
uint8_t MPU_Set_Accel_Fsr(uint8_t fsr);
uint8_t MPU_Set_LPF(uint16_t lpf);
uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate);
uint8_t MPU_Set_Fifo(uint8_t sens);
float MPU_Get_Temperature(void);
uint8_t MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz);
uint8_t MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az);
#endif
以上两个文件可以实现MPU6050原始学习的输出，但是不是角度，如果要输出角度的话，还需要进行DMP，细心的同学可能会发现，没看见IIC的程序，其实是因为它包含在了上面的文件里，所以就没有单独的添加IIC的头文件和C文件。
对原始信息DMP使最终输出角度信息
DMP实际上就是对原始信息进行处理，获得角度信息的过程，有多种方法，但是只会DMP，什么卡尔曼滤波啥的还没有研究，不过结果应该都是一样的。
DMP的步骤：
首先要移植几个文件
先将两个C文件添加到工程中，注意添加的路径，路径错误是不能移植成功的。
先打开inv_mpu.c文件，如图：
i2c_write和i2c_read的宏定义很关键，赋予其的是函数名，此处需修改成自己写的MPU6050寄存器函数和MPU6050读寄存器函数
下面两个是我的读写函数，具体根据自己的需求更改。
uint8_t MPU_Write_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
uint8_t MPU_Read_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
找到mpu_dmp_init函数，再将函数里面的I2C总线初始化函数换成自己书写的I2C总线初始化函数。下面是我的更改之后的样子。
进行到这里基本上就成功的实现了MPU6050的使用啦，对于DMP的几个文件可以到网上查找，也可以私信我，相互交流，但是拒绝伸手党，因为我也是不断查资料，不断尝试，不断失败，才成功的。
最后想对自己说一句：不管是什么事，只有去做才可能实现，只要去做了，相信总有一天会实现的。
QQ：3200677973
##效果图
最主要参考文章：1 使用STM32 CUBE搭建工程实现MPU6050的角度测量
2 基于STM32F103C8T6的MPU6050调试与数字运动处理器DMP
感谢分享。