一·簡介:
1.要想知道MPU6050工作原理，得先了解下面倆個傳感器：
①陀螺儀傳感器：
陀螺儀的原理就是，一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據這個道理，用它來保持方向。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，並自動將數據信號傳給控制系統。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量。現代陀螺儀可以精確地確定運動物體的方位的儀器，它在現代航空，航海，航天和國防工業中廣泛使用的一種慣性導航儀器。傳統的慣性陀螺儀主要部分有機械式的陀螺儀，而機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高。70年代提出了現代光纖陀螺儀的基本設想，到八十年代以后，光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發展，激光諧振陀螺儀也有了很大的發展。光纖陀螺儀具有結構緊湊，靈敏度高，工作可靠。光纖陀螺儀在很多的領域已經完全取代了機械式的傳統的陀螺儀，成為現代導航儀器中的關鍵部件。光纖陀螺儀同時發展的除了環式激光陀螺儀外。
②加速度傳感器：
加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應變式、壓阻式、壓電式等。
其實說簡單點，在mpu6050中我們用陀螺儀傳感器測角度，用加速度傳感器測加速度
MPU-60X0 :
MPU-60X0是全球首例9軸運動處理傳感器。它集成了3軸MEMS陀螺儀， 3軸MEMS 加速度計，以及一個可擴展的數字運動處理器 DMP（DigitalMotion Processor），可用 I2C 接口連接一個第三方的數字傳感器，比如磁力計。擴展之后就可以通過其 I2C 或 SPI 接口 輸出一個 9 軸的信號（SPI 接口僅在 MPU-6000 可用）。MPU-60X0 也可以通過其 I2C 接口 連接非慣性的數字傳感器，比如壓力傳感器。 MPU-60X0 對陀螺儀和加速度計分別用了三個 16 位的 ADC，將其測量的模擬量轉化 為可輸出的數字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運動，傳感器的測量范圍都是用戶可控的， 陀螺儀可測范圍為±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度計可測范圍為±2，±4， ±8，±16g。 一個片上 1024 字節的 FIFO，有助於降低系統功耗。 和所有設備寄存器之間的通信采用 400kHz 的 I2C 接口或 1MHz 的 SPI 接口（SPI 僅 MPU-6000 可用）。對於需要高速傳輸的應用，對寄存器的讀取和中斷可用 20MHz 的 SPI。 另外，片上還內嵌了一個溫度傳感器和在工作環境下僅有±1%變動的振盪器。 芯片尺寸 4×4×0.9mm，采用 QFN 封裝（無引線方形封裝），可承受最大 10000g 的沖 擊，並有可編程的低通濾波器。 關於電源，MPU-60X0 可支持 VDD 范圍 2.5V±5%，3.0V±5%，或 3.3V±5%。另外 MPU-6050 還有一個 VLOGIC 引腳，用來為 I2C 輸出提供邏輯電平。VLOGIC 電壓可取 1.8±5%或者 VDD。
數字運動處理器（DMP）:
DMP 從陀螺儀、加速度計以及外接的傳感器接收並處理數據，處理結果可以從 DMP 寄存器讀出，或通過 FIFO 緩沖。DMP 有權使用 MPU 的一個外部引腳產生中斷。
二·數據傳輸:
1.I2C原理在上一篇博客里有詳細講解，在這里不再贅述。
如果要寫 MPU-60X0 寄存器，主設備除了發出開始標志（S）和地址位，還要加一個 R/W 位，0 為寫，1 為讀。在第 9 個時鍾周期（高電平時），MPU-60X0 產生應答信號。然 后主設備開始傳送寄存器地址（RA），接到應答后，開始傳送寄存器數據，然后仍然要有應 答信號，依次類推。
如果要讀取 MPU-60X0 寄存器的值，首先由主設備產生開始信號（S），然后發送從設 備地址位和一個寫數據位，然后發送寄存器地址，才能開始讀寄存器。緊接着，收到應答信 號后，主設備再發一個開始信號，然后發送從設備地址位和一個讀數據位。然后，作為從設 備的 MPU-60X0 產生應答信號並開始發送寄存器數據。通信以主設備產生的拒絕應答信號 （NACK）和結束標志（P）結束。拒絕應答信號（NACK）產生定義為 SDA 數據在第 9 個 時鍾周期一直為高。
三·STM32控制MPU6050
1.硬件連接
實驗采用正點原子公司的 AN1507 ATK-MPU6050 六軸傳感器模塊
MPU6050 STM32
VCC <---> VCC
GND <---> GND
SDA <---> PB9
SCL <---> PB8
INT <---> 不接
AD0 <---> 不接
2. 重要寄存器
2.1 電源管理寄存器 1
DEVICE_RESET 位用來控制復位，設置為 1，復位 MPU6050，復位結束后， MPU
硬件自動清零該位
SLEEEP 位用於控制 MPU6050 的工作模式，復位后，該位為 1，即進
入了睡眠模式（低功耗），所以我們要清零該位，以進入正常工作模式
TEMP_DIS 用於設置是否使能溫度傳感器，設置為 0，則使能
CLKSEL[2:0]用於選擇系統時鍾源，選擇關系如表
CLKSEL[2:0] 時鍾源
000 內部 8M RC 晶振
001 PLL，使用 X 軸陀螺作為參考
010 PLL，使用 Y 軸陀螺作為參考
011 PLL，使用 Z 軸陀螺作為參考
100 PLL，使用外部 32.768Khz 作為參考
101 PLL，使用外部 19.2Mhz 作為參考
110 保留
111 關閉時鍾，保持時序產生電路復位狀態
**默認是使用內部 8M RC 晶振的，精度不高，所以我們一般選擇 X/Y/Z 軸陀螺作為參考
的 PLL 作為時鍾源，一般設置 CLKSEL=001 即可**
2.2 陀螺儀配置寄存器
FS_SEL[1:0]這兩個位，用於設置陀螺儀的滿量程范圍： 0，±250°
/S； 1，±500° /S； 2，±1000° /S； 3，±2000° /S；我們一般設置為 3，即±2000° /S，因
為陀螺儀的 ADC 為 16 位分辨率，所以得到靈敏度為： 65536/4000=16.4LSB/(° /S)
2.3 加速度傳感器配置寄存器
AFS_SEL[1:0]這兩個位，用於設置加速度傳感器的滿量程范圍： 0，
±2g； 1，±4g； 2，±8g； 3，±16g；我們一般設置為 0，即±2g，因為加速度傳感器的
ADC 也是 16 位，所以得到靈敏度為： 65536/4=16384LSB/g
2.4 FIFO使能寄存器
該寄存器用於控制 FIFO 使能，在簡單讀取傳感器數據的時候，可以不用 FIFO，設置
對應位為 0 即可禁止 FIFO，設置為 1，則使能 FIFO
加速度傳感器的 3 個軸，全由 1
個位（ ACCEL_FIFO_EN）控制，只要該位置 1，則加速度傳感器的三個通道都開啟 FIFO
2.5 陀螺儀采樣率分頻寄存器
該寄存器用於設置 MPU6050 的陀螺儀采樣頻率，計算公式為：
采樣頻率 = 陀螺儀輸出頻率 / (1+SMPLRT_DIV)
這里陀螺儀的輸出頻率，是 1Khz 或者 8Khz，與數字低通濾波器（ DLPF）的設置有關，
當 DLPF_CFG=0/7 的時候，頻率為 8Khz，其他情況是 1Khz。而且 DLPF 濾波頻率一般設置
為采樣率的一半。采樣率，我們假定設置為 50Hz，那么 SMPLRT_DIV=1000/50-1=19
2.6 配置寄存器
數字低通濾波器（ DLPF）的設置位，即： DLPF_CFG[2:0]，加速
度計和陀螺儀，都是根據這三個位的配置進行過濾的。 DLPF_CFG 不同配置對應的過濾情
況如表:
這里的加速度傳感器，輸出速率（ Fs）固定是 1Khz，而角速度傳感器的輸出速率（ Fs），
則根據 DLPF_CFG 的配置有所不同。一般我們設置角速度傳感器的帶寬為其采樣率的一半，
如前面所說的，如果設置采樣率為 50Hz，那么帶寬就應該設置為 25Hz，取近似值 20Hz，
就應該設置 DLPF_CFG=100
2.7 電源管理寄存器 2
LP_WAKE_CTRL 用於控制低功耗時的喚醒頻率
剩下的 6 位，分別控制加速度和陀螺儀的x/y/z軸是否進入待機模式，這里我們全部都不進入待機模式，所以全部設置為 0 即可
2.8 陀螺儀數據輸出寄存器
通過讀取這6個寄存器，就可以讀到陀螺儀 x/y/z 軸的值，比如 x 軸的數據，可以通過讀取
0X43（高 8 位）和 0X44（低 8 位）寄存器得到，其他軸以此類推
2.9 加速度傳感器數據輸出寄存器
通過讀取這6個寄存器，就可以讀到加速度傳感器 x/y/z 軸的值，比如讀 x 軸的數據，可以通過讀取 0X3B（高 8 位）和0X3C（低8位）寄存器得到，其他軸以此類推
2.10 溫度傳感器數據輸出寄存器
溫度傳感器的值，可以通過讀取 0X41（高 8 位）和 0X42（低 8 位）寄存器得到，
溫度換算公式為：
Temperature = 36.53 + regval/340
其中， Temperature 為計算得到的溫度值，單位為℃， regval 為從 0X41 和 0X42 讀到的
溫度傳感器值
2.11 中斷使能寄存器
OT_EN 該位置 1，該位使能運動檢測（Motiondetection）產生中斷。
FIFO_OFLOW_EN該位置1，該位使能FIFO緩沖區溢出產生中斷。
I2C_MST_INT_EN該位置1，該位使能I2C主機所有中斷源產生中斷。
DATA_RDY_EN 該位置 1，該位使能數據就緒中斷（ Data Ready interrupt），所有的傳感器寄存器寫操作完成時都會產生
關閉所有中斷則給此寄存器賦值0X00
3. 軟件驅動
3.1 通過IIC對MPU6050寄存器進行讀寫
1 //IIC寫一個字節 2 //reg: 寄存器地址 3 //data: 數據 4 //返回值: 0,正常 5 // 其他,錯誤代碼 6 u8 IIC_Write_Byte(u8 reg,u8 data) 7 { 8 IIC_Start(); 9 IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//發送器件地址+寫命令 10 if(IIC_Wait_Ack()) //等待應答 11 { 12 IIC_Stop(); 13 return 1; 14 } 15 IIC_Send_Byte(reg); //寫寄存器地址 16 IIC_Wait_Ack(); //等待應答 17 IIC_Send_Byte(data);//發送數據 18 if(IIC_Wait_Ack()) //等待ACK 19 { 20 IIC_Stop(); 21 return 1; 22 } 23 IIC_Stop(); 24 return 0; 25 } 26 27 //IIC讀一個字節 28 //reg:寄存器地址 29 //返回值:讀到的數據 30 31 u8 IIC_Read_Byte(u8 reg) 32 { 33 u8 res; 34 IIC_Start(); 35 IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//發送器件地址+寫命令 36 IIC_Wait_Ack();//等待應答 37 IIC_Send_Byte(reg);//寫寄存器地址 38 IIC_Wait_Ack();//等待應答 39 IIC_Start(); 40 IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//發送期間地址+讀命令 41 IIC_Wait_Ack();//等待應答 42 res=IIC_Read_Byte(0);//讀取數據，發送nACK 43 IIC_Stop();//產生一個停止條件 44 return res; 45 } 46 47 //IIC連續寫 48 //addr:器件地址 49 //reg: 寄存器地址 50 //len: 寫入長度 51 //buf: 數據區 52 //返回值: 0,正常 53 // 其他，錯誤代碼 54 u8 IIC_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf) 55 { 56 u8 i; 57 IIC_Start(); 58 IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//發送器件地址+寫命令 59 if(IIC_Wait_Ack())//等待應答 60 { 61 IIC_Stop(); 62 return 1; 63 } 64 IIC_Send_Byte(reg);//寫寄存器地址 65 IIC_Wait_Ack();//等待應答 66 for(i=0;i<len;i++) 67 { 68 IIC_Send_Byte(buf[i]);//發送數據 69 if(IIC_Wait_Ack())//等待ACK 70 { 71 IIC_Stop(); 72 return 1; 73 } 74 } 75 IIC_Stop(); 76 return 0; 77 } 78 //IIC連續讀 79 //addr:器件地址 80 //reg:要讀取的寄存器地址 81 //len:要讀取得長度 82 //buf:讀取到的數據存儲區 83 //返回值: 0,正常 84 // 其他，錯誤代碼 85 u8 IIC_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf) 86 { 87 IIC_Start(); 88 IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//發送器件地址+寫命令 89 if(IIC_Wait_Ack())//等待應答 90 { 91 IIC_Stop(); 92 return 1; 93 } 94 IIC_Send_Byte(reg);//寫寄存器地址 95 IIC_Wait_Ack();//等待應答 96 IIC_Start(); 97 IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//發送器件地址+讀命令 98 IIC_Wait_Ack();//等待應答 99 while(len) 100 { 101 if(len==1) *buf=IIC_Read_Byte(0);//讀數據，發送nACK 102 else *buf=IIC_Read_Byte(1);//讀數據，發送ACK 103 len--; 104 buf++; 105 } 106 IIC_Stop();//產生一個停止條件 107 return 0; 108 }
3.2 MPU6050初始化
1 //初始化MPU6050 2 //返回值: 0,成功 3 // 其他,錯誤代碼 4 u8 MPU_Init(void) 5 { 6 u8 res; 7 IIC_Init();//初始化IIC總線 8 IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);//復位MPU6050 9 delay_ms(100); 10 IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00);//喚醒MPU6050 11 MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺儀傳感器,±2000dps 12 MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度傳感器 ±2g 13 MPU_Set_Rate(50); //設置采樣率50HZ 14 IIC_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //關閉所有中斷 15 IIC_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00);//I2C主模式關閉 16 IIC_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);//關閉FIFO 17 IIC_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80);//INT引腳低電平有效 18 res=IIC_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG); 19 if(res==MPU_ADDR)//器件ID正確 20 { 21 IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01);//設置CLKSEL,PLL X 軸為參考 22 IIC_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00);//加速度陀螺儀都工作 23 MPU_Set_Rate(50); //設置采樣率為50HZ 24 }else return 1; 25 return 0; 26 } 27 28 //設置MPU6050陀螺儀傳感器滿量程范圍 29 //fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps 30 //返回值:0,設置成功 31 // 其他,設置失敗 32 u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr) 33 { 34 return IIC_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//設置陀螺儀滿量程范圍 35 } 36 37 //設置MPU6050加速度傳感器滿量程范圍 38 //fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g 39 //返回值:0,設置成功 40 // 其他,設置失敗 41 u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr) 42 { 43 return IIC_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//設置加速度傳感器滿量程范圍 44 } 45 46 //設置MPU6050的數字低通濾波器 47 //lpf:數字低通濾波頻率(Hz) 48 //返回值:0,設置成功 49 // 其他,設置失敗 50 u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf) 51 { 52 u8 data=0; 53 if(lpf>=188) data=1; 54 else if(lpf>=98) data=2; 55 else if(lpf>=42) data=2; 56 else if(lpf>=42) data=3; 57 else if(lpf>=20) data=4; 58 else if(lpf>=10) data=5; 59 else data=6; 60 return IIC_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//設置數字低通濾波器 61 } 62 63 //設置MPU6050的采樣率(假定Fs=1KHz) 64 //rate:4~1000(Hz) 65 //返回值:0,設置成功 66 // 其他,設置失敗 67 u8 MPU_Set_Rate(u16 rate) 68 { 69 u8 data; 70 if(rate>1000)rate=1000; 71 if(rate<4)rate=4; 72 data=1000/rate-1; 73 data=IIC_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data); //設置數字低通濾波器 74 return MPU_Set_LPF(rate/2); //自動設置LPF為采樣率的一半 75 }
3.3 讀取MPU6050相關測得原始數據
1 //得到溫度值 2 //返回值:溫度值(擴大了100倍) 3 short MPU_Get_Temperature(void) 4 { 5 u8 buf[2]; 6 short raw; 7 float temp; 8 IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf); 9 raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1]; 10 temp=36.53+((double)raw)/340; 11 return temp*100;; 12 } 13 //得到陀螺儀值(原始值) 14 //gx,gy,gz:陀螺儀x,y,z軸的原始讀數(帶符號) 15 //返回值:0,成功 16 // 其他,錯誤代碼 17 u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz) 18 { 19 u8 buf[6],res; 20 res=IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf); 21 if(res==0) 22 { 23 *gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1]; 24 *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3]; 25 *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5]; 26 } 27 return res; 28 } 29 30 //得到加速度值(原始值) 31 //ax,ay,az:陀螺儀x,y,z軸的原始讀數(帶符號) 32 //返回值:0,成功 33 // 其他,錯誤代碼 34 u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az) 35 { 36 u8 buf[6],res; 37 res=IIC_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf); 38 if(res==0) 39 { 40 *ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1]; 41 *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3]; 42 *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5]; 43 } 44 return res;; 45 }
https://blog.csdn.net/he__yuan/article/details/76559569