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STM32 （十五）MPU6050

news 2025/7/2 14:13:07

简介

前言

一、MPU6050简介

MPU6050是一款性价比很高的陀螺仪，可以读取X Y Z 三轴角度，X Y Z 三轴加速度，还有内置的温度传感器，在姿态解析方面应用非常广泛。

下面是它在淘宝上的参数图

产品尺寸

产品参数

产品原理图：

二、硬件连接

由于采用IIC通信，最基本的只需要采用四根线就可以了。分别VCC,GND,SCL,SDA连接到单片机

SCL-----PB6

SDA-----PB7

GND-----GND

VCC接3V或者5V都行。

三、工作原理

MPU6050内部整合了三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计以及一个可扩展的数字运动处理器DMP(Digital Motion Processor)，而且还可以连接一个第三方数字传感器(如磁力计)，这样的话，就可以通过IIC接口输出一个9轴信号(链接第三方数字传感器才可以输出九轴信号，否则只有六轴信号)。

更加方便的是，有了DMP，可以结合InvenSense公司提供的运动处理资料库，实现姿态解算。通过自带的DMP，可以通过IIC接口输出9轴融合演算的数据，大大降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时也降低了开发难度。其实，简单一句话说，陀螺仪就是测角速度的，加速度传感器就是测角加速度的，二者数据通过算法就可以得到PITCH、YAW、ROLL角了。

特点：

以数字形式输出 6 轴或 9 轴（需外接磁传感器）的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据（需 DMP 支持）

具有 131 LSBs/° /sec 敏感度与全格感测范围为±250、±500、±1000 与±2000° /sec的 3 轴角速度感测器(陀螺仪)

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

移除加速器与陀螺仪轴间敏感度，降低设定给予的影响与感测器的飘移

自带数字运动处理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可减少 MCU 复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷

内建运作时间偏差与磁力感测器校正演算技术，免除了客户须另外进行校正的需求

自带一个数字温度传感器

带数字输入同步引脚(Sync pin)支持视频电子影相稳定技术与 GPS

可程序控制的中断(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

VDD 供电电压为 2.5V±5%、 3.0V±5%、 3.3V±5%； VLOGIC 可低至 1.8V± 5%

陀螺仪工作电流： 5mA，陀螺仪待机电流： 5uA；加速器工作电流：500uA，加速器省电模式电流： 40uA@10Hz

自带 1024 字节 FIFO，有助于降低系统功耗

高达 400Khz 的 IIC 通信接口

超小封装尺寸： 4x4x0.9mm（QFN）

MPU6050三轴角(姿态角)

绕向即为正方向，可根据右手螺旋定则确定方向。

MPU6050框图：

在这里插入图片描述可以很清晰地观察到，MPU6050芯片中内置了三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和一个温度传感器。右侧INT为中断输出脚，TCS为片选脚、AD0为设置地址脚、SCL和SDA为主IIC接口、AUX_CL和AUX_DA为从IIC接口，主要用到的是AD0、SCL、SDA。

可以很清晰地观察到，MPU6050芯片中内置了三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和一个温度传感器。右侧INT为中断输出脚，TCS为片选脚、AD0为设置地址脚、SCL和SDA为主IIC接口、AUX_CL和AUX_DA为从IIC接口，主要用到的是AD0、SCL、SDA。

工程创建

总配置如下

1 高速时钟选择外部8Mhz的晶振

2 开启debug调试功能

3 时钟树

4 打开串口设置

5 并且使能串口中断

6 打开IIC设置

7 打开IIC中断

代码讲解

代码重点是讲解我们的dmp库的移植：

一、首先我们要先去移植DMP的几个文件，这几个文件网上都可以找了，但是为了方便你们，我也就放在这里了。

https://download.csdn.net/download/DOF526570/87588566

里面打开是这样的一个文件

把里面的.c和.h文件分别放在对应的Src和Inc里面就好了

然后去工程里面记得添加一下文件就好了，也不用去添加路径了。

接下来讲解一下主函数的示例代码：

首先是我们的日常，重写一下我们的串口打印函数：

/*** 函数功能: 重定向c库函数printf到DEBUG_USARTx* 输入参数: 无* 返 回 值: 无* 说    明：无*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);return ch;
}/*** 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx* 输入参数: 无* 返 回 值: 无* 说    明：无*/
int fgetc(FILE *f)
{uint8_t ch = 0;HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);return ch;
}

然后添加变量来获取mpu6050返回的信息：

float pitch,roll,yaw;         //欧拉角
short aacx,aacy,aacz;        //加速度传感器原始数据
short gyrox,gyroy,gyroz;    //陀螺仪原始数据
short temp;                    //温度

接下来是初始化一下我们的MPU6050还有dmp库

    while(MPU_Init());                    //初始化MPU6050printf("%s\r\n","Mpu6050 Init ok!");while(mpu_dmp_init()){HAL_Delay(200);printf("%s\r\n","Mpu6050 Init Wrong!");}printf("%s\r\n","Mpu6050 Init OK!");

最后在我们主函数的while里面打印出来获取的数量，这里为了我们方便看到变化，我就延时就了一点：

  while (1){/* USER CODE END WHILE */if(mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw)==0){temp=MPU_Get_Temperature();                                //得到温度值MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz);    //得到加速度传感器数据MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz);    //得到陀螺仪数据printf("三轴角度：%f-%f-%f\r\n",pitch,roll,yaw);printf("三轴加速度：%d-%d-%d\r\n",aacx,aacy,aacz);printf("三轴角角度：%d-%d-%d\r\n",gyrox,gyroy,gyroz);}HAL_Delay(1000);/* USER CODE BEGIN 3 */}

到这里就基本搞定了。

串口助手显示如下：

简介

一、MPU6050简介

产品尺寸

产品参数

产品原理图：

二、硬件连接

三、工作原理

相关寄存器

1、电源管理寄存器

2、陀螺仪配置寄存器

3、加速度配置寄存器

4、FIFO使能寄存器

5、陀螺仪采样率分频寄存器

6、配置寄存器

7、陀螺仪数据输出寄存器

8、加速度传感器数据输出寄存器

9、温度传感器数据输出寄存器