stm32f103與mpu6050通訊詳解
在做微控制器與mpu6050通訊之前我們得了解下mpu6050的特性和內部暫存器，而微控制器和mpu6050的通訊就是通過配置內部暫存器來實現的。
-------------------------------------華麗的分割線(以下介紹MPU6050的基礎知識)------------------------------------------------------------------------
一.MPU6050介紹：
MPU6050 是 一款 6 軸運動處理元件，內部整合了 3 軸陀螺儀和 3 軸加速度感測器，並且含有一個第二 IIC 介面，
可用於連線外部磁力感測器，並利用自帶的數字運動處理器（DMP
嚮應用端輸出完整的 9 軸融合演算資料。有了 DMP，我們可以使用 InvenSense 公司提供的運動處理資料庫，非常方便的實現
姿態解算，降低了運動處理運算對作業系統的負荷，同時大大降低了開發難度。
二.MPU6050 的特點：
① 以數字形式輸出 6 軸或 9 軸（需外接磁感測器）的旋轉矩陣、四元數(quaternion)、
尤拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算資料（需 DMP 支援）
② 具有 131 LSBs/° /sec 敏感度與全格感測範圍為±250、±500、±1000 與±2000°
/sec 的 3 軸角速度感測器(陀螺儀)
③ 整合可程式控制，範圍為±2g、±4g、±8g 和±16g 的 3 軸加速度感測器
④ 移除加速器與陀螺儀軸間敏感度，降低設定給予的影響與感測器的飄移
⑤ 自帶數字運動處理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可減少 MCU 複雜的融合演
算資料、感測器同步化、姿勢感應等的負荷
⑥ 內建運作時間偏差與磁力感測器校正演算技術，免除了客戶須另外進行校正的需求
⑦ 自帶一個數字溫度感測器
⑧ 帶數字輸入同步引腳(Sync pin)支援視訊電子影相穩定技術與 GPS
⑨ 可程式控制的中斷(interrupt)，支援姿勢識別、搖攝、畫面放大縮小、滾動、快速
下降中斷、 high-G 中斷、零動作感應、觸擊感應、搖動感應功能
⑩ VDD 供電電壓為 2.5V±5%、 3.0V±5%、 3.3V±5%； VLOGIC 可低至 1.8V± 5%
⑪ 陀螺儀工作電流： 5mA，陀螺儀待機電流： 5uA；加速器工作電流： 500uA，加速
器省電模式電流：
⑫ 自帶 1024 位元組 FIFO，有助於降低系統功耗
⑬ 高達 400Khz 的 IIC 通訊介面
⑭ 超小封裝尺寸： 4x4x0.9mm（QFN）
注：本次通訊講解主要用到的是紅色標註的地方。
-------------------------------------華麗的分割線(以下介紹相關暫存器)------------------------------------------------------------------------------------
三.mpu6050內部暫存器：
MPU6050內部有很多暫存器而我們本次講解只用到了一部分，對於其他的暫存器可以參考官方暫存器手冊檢視。
1.電源管理暫存器 1，該暫存器地址為 0X6B
Bit7用來控制復位復位結束後硬體自動清0。
Bit6用來喚醒MPU6050使他進入工作模式。
Bit3：用於設定是否使能溫度感測器，設定為 0，則使能(上電預設使能)。
Bit0--Bit2：選擇系統時鐘源(預設是使用內部 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 作為時鐘源，一般設定 CLKSEL=001 即可)。
注：MPU6050復位後，Bit6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
2.陀螺儀配置暫存器，該暫存器地址為： 0X1B
主要關注bit3和bit4，該位是陀螺儀量程選擇位，0，±250°/S； 1，±500° /S； 2，±1000° /S； 3，±2000° /S；我們一般設定為 3，即±2000° /S，因為陀螺儀的 ADC 為 16 位解析度，所以得到靈敏度為： 65536/4000=16.4LSB/(° /S)。
3.加速度感測器配置暫存器，暫存器地址為： 0X1C
該暫存器我們只關心 AFS_SEL[1:0]這兩個位，用於設定加速度感測器的滿量程範圍： 0，±2g； 1，±4g； 2，±8g； 3，±16g，我們一般設定為 0，即±2g，因為加速度感測器的ADC 也是 16 位，所以得到靈敏度為： 65536/4=16384LSB/g (表示1g的加速度對應adc的值為16384)。
量程選擇問題：我們的內部adc為16位能夠儲存的資料量為65536個數據(65536/2~65536/2-1)，而如果我們選擇加速度的量程為
±2g那麼能夠表示的資料個數為2*2=4，所以得到靈敏度為： 65536/4=16384LSB/g，表示為1g=16384，那麼1=1/16384g。
所以有adc輸出的數字1表示了1/16384個重力加速度(g)。
4.FIFO 使能暫存器，暫存器地址為： 0X1C
該暫存器用於控制 FIFO 使能，在簡單讀取感測器資料的時候，可以不用 FIFO，設定對應位為 0 即可禁止 FIFO，設定為 1，則使能 FIFO。
5.陀螺儀取樣率分頻暫存器，暫存器地址為： 0X19 （該暫存器要配合配置暫存器來使用）
6.配置暫存器，暫存器地址為： 0X1A
頻率設定：
取樣頻率 = 陀螺儀輸出頻率 / (1+SMPLRT_DIV)
這裡陀螺儀的輸出頻率，是 1Khz 或者 8Khz，與數字低通濾波器（DLPF）的設定有關，當 DLPF_CFG(配置暫存器的某位)=0/7 的時候，頻率為 8Khz，其他情況是 1Khz。而且 DLPF 濾波頻率一般設定為取樣率的一半。
例如：我們設定取樣頻率為50hz，讓陀螺儀的輸出頻率為1khz，由公式有：50=1k/(1+SMPLRT_DIV)--->SMPLRT_DIV=19,因此我們就得到了陀螺儀取樣率分頻暫存器的值，此時我們還要設定配置暫存器中DLPF_CFG的值，由於我們是假設陀螺儀輸出頻率為1khz來算的並且取樣頻率為50那麼我們的頻寬應該選擇和50/2接近的數值100。
注意：如果我們需要的取樣頻率比較高或者比較低的時候我們才會使用8khz的陀螺儀輸出頻率，說白了就是要儘量的使得DLPF 濾波頻率一般設定為取樣率的一半，如果使用的頻率不是太高儘量使用1khz。
這裡的加速度感測器，輸出速率（Fs）固定是 1Khz，而角速度感測器的輸出速率（Fs），則根據 DLPF_CFG 的配置有所不同
Fs貌似是等於頻寬的。。。
DLPF_CFG 不同配置對應的過濾情況如下：
7.電源管理暫存器 2，暫存器地址為： 0X6C
該暫存器的 LP_WAKE_CTRL 用於控制低功耗時的喚醒頻率，本章用不到。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，這裡我們全部都不進入待機模式，所以全部設定為 0 即可。
8.陀螺儀資料輸出暫存器地址為：0X43~0X48(6個暫存器)
該6個暫存器對應X,Y，Z三個軸上的值，每個軸由2個8位暫存器控制所以每個軸上的資料實際上是16位的（有一位為符號位，由於符號位佔了一位所以相當於15位存值，因此輸出值得範圍是：65536/2~（-65536/2-1））。
注意：這個暫存器存的是補碼，也即是說資料最高位為符號位，也就是說這些資料是有符號的。
關於補碼的知識參考：https://blog.csdn.net/xd_hebuters/article/details/53321720
9.加速度資料輸出暫存器，地址為： 0X3B~0X40
該暫存器同陀螺儀資料輸出暫存器。
10。溫度感測器輸出資料暫存器，地址：0X41（高 8 位）和 0X42（低 8 位）
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 讀到的溫度感測器值。
-------------------------------------華麗的分割線(以下介紹如何配置這些暫存器)-------------------------------------------------------------------------
首先我們的微控制器是通過IIC協議來和MPU6050通訊的因此得熟悉此協議。
iic協議傳送門：https://blog.csdn.net/zj490044512/article/details/83412901
mpu6050驅動相關函式：（紅色部分很重要，注意他的引數個數）
u8 MPU_Init(void); //初始化MPU6050
u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf);//IIC連續寫
u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf); //IIC連續讀
u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data); //IIC寫一個位元組
u8 MPU_Read_Byte(u8 reg); //IIC讀一個位元組
mpu6050初始化過程：
1） 初始化 IIC 介面；
2）復位 MPU6050。
3）設定角速度感測器（陀螺儀）和加速度感測器的滿量程範圍。
4）設定其他引數。
我們還需要配置的引數有：關閉中斷、關閉 AUX IIC 介面、禁止 FIFO、設定陀螺儀取樣率和設定數字低通濾波器（DLPF）等。
5）配置系統時鐘源並使能角速度感測器和加速度感測器。
例如：
MPU_IIC_Init();//初始化IIC匯流排
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80); //復位MPU6050
delay_ms(100);
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00); //喚醒MPU6050
MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺儀感測器,±2000dps
MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度感測器,±2g
MPU_Set_Rate(50); //設定取樣率50Hz
MPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //關閉所有中斷
MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00); //I2C主模式關閉
MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00); //關閉FIFO
MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80); //INT引腳低電平有效
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01); //設定CLKSEL,PLL X軸為參考
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00); //加速度與陀螺儀都工作
MPU_Set_Rate(50); //設定取樣率為50Hz
注意：在晶片復位的時候需要一定的等待時間，MPU6050復位後會進入了睡眠模式（低功耗），因此我們要喚醒mpu6050，如果沒有喚醒那麼不管感測器怎麼運動得到的資料都會不變。
配置完成後我們只需要讀取資料暫存器就可以得到原始資料。。
可是我們拿到原始資料沒什麼用因此需要進行姿態融合，由於mpu6050自帶DMP我們只需要移植官方DMP庫就ok。
-------------------------------------華麗的分割線(以下介紹DMP移植)-------------------------------------------------------------------------
其實要移植的驅動程式碼就這6個檔案
該驅動重點就是兩個c檔案：inv_mu.c和inv_mpu_dmp_motion_driver.c其中，inv_mu.c中添加了幾個函式，方便讀者使用。我們要做的是怎麼操作上面兩個檔案裡面的函式，方便我們得出我們想要的結果，重點介紹兩個函式：
1. 初始化函式mpu_dmp_init():
2.獲取尤拉角資料函式：
然後在主函式中初始化mpu6050和dmp就可以通過函式獲取融合後的資料了。。
注意：在移植過程中由於dmp中的iic是我們提供的所以在inv.mpu.c中修改巨集定義：
箭頭處修改為mpu的讀取長位元組資料的函式，注意：是mpu連續讀取位元組函式，該函式傳遞的引數必須為4個：
也就是引數的匹配問題。
還有就是dmp韌體庫中傳遞的從機地址為0x68所以我們在iic中要對這個地址左移1位加上資料讀寫方向。
這樣就一直成功了。。。。。
轉載請標明原貼出處：https://blog.csdn.net/zj490044512