简单介绍各类陀螺仪的使用

简单介绍各类陀螺仪的使用最近，被安排调试MPU6050模块，之前从没接触过相关MEMS传感器，所以感觉一头雾水。

幸好还有网络，还有强大的兄弟团的支持。

不过，很可惜，网上大部分资料只是简单教你如何配置MPU6050并从数据寄存器读出测量值，而之后的数据处理很少涉及。

这使得像我一样的菜鸟们十分抓狂。

所以在此开辟专栏，希望大家集思广益，共同征服MPU6050。

对于那些还不知道MPU6050是啥玩意的童鞋们，百度文科会告诉你。

由于对此传感器的介绍铺天盖地，所以此处就一笔带过，不再详细介绍。

毫无疑问，无论是学习MPU6050，还是其他ICs，大家首先想到的是数据手册。

没错，MPU6050有两个非常重要的数据手册，一个是PS-MPU- 6000A，另一个是RM-MPU-6000A。

其他的都是原厂评估板的相关使用手册，对我们屌丝来说可以不用拜读了。

PS-MPU-6000A是产品说明书，主要介绍了内部的结构、技术参数以及封装等内容；RM-MPU-6000A（*）是寄存器映射和描述文档，里面详细介绍了MPU6050内部各个寄存器的实现功能，对我们用户来说相当重要。

网上虽然有一些翻译的中文资料，但自己还是硬着头皮仔细研读了一下两个手册。

下面就把自己的心得和大家一起分享一下（产品说明书网上已有中文版，这里着重讲一下第二个数据手册）。

RM-MPU-6000A列出了将近100个寄存器，还有一部分寄存器没有列出来，估计是不对用户开放的。

这些寄存器大致上可分为如下几类：自检寄存器、陀螺仪加速度配置寄存器、总线配置相关寄存器、中断配置寄存器、数据寄存器、第三方传感器配置寄存器、FIFO相关寄存器、系统配置寄存器。

第一次看到这么多寄存器时倒吸一口凉气，相信很多网友会跟我有相同的感觉。

其实，仔细分析下来，真正需要你配置的寄存器也就一半左右。

由于我手中的MPU6050模块并没有外接第三方传感器，所以需要配置的寄存器就更少了。

下面我们就一起来学习一下一些比较重要的寄存器。

系统配置寄存器1、PWR_MGMT_1该寄存器用来配置工作模式和时钟源。

此外，还可以通过配置该寄存器复位整个器件以及禁止使用温度传感器。

偶设置为0x08，处于正常工作模式，禁止使用温度传感器，选用内部8MHZ的时钟源。

2、PWR_MGMT_2该寄存器用来配置加速度计模式下的唤醒频率和待机模式。

3、USER_CTRL该寄存器用来使能或禁止FIFO缓冲、IIC主模式、和IIC接口。

4、MOT_DETECT_CTRL该寄存器用来添加加速度计上电的延迟时间，默认是延时为4ms。

5、SIGNAL_PATH_RESET该寄存器用来复位各个传感器的信号通路。

陀螺仪加速度配置寄存器1、SMPRT_DIV该寄存器用来产生采样率（Sample Rate = Gyroscope Output Rate / （1 + SMPLRT_DIV））。

偶设置为0x07，典型值。

2、CONFIG该寄存器用来配置FSYNC管脚采样率和数字低通滤波器。

3、GYRO_CONFIG该寄存器用来启动陀螺仪自检和设置陀螺仪测量范围（用户可根据自己的要求进行设置）。

4、ACCEL_CONFIG该寄存器用来启动加速度计自检和设置加速度计测量范围（用户可根据自己的要求进行设置）。

手册上说也能配置高通滤波器，但剩余的低三位没用到，不知如何设置？I2C配置相关寄存器INT_PIN_CFG寄存器I2C_BYPASS_EN位置1，USER_CTRL寄存器I2C_MST_EN置0，使得主控制器的I2与 MPU6050的AUXI2C 直通。

中断配置寄存器1、INT_PIN_CFG该寄存器用来配置INT管脚的中断行为。

偶设置为0x30，推挽输出，高电平有效，发生中断时INT管脚被拉高，任何读操作都会清除中断。

2、INT_ENABLE该寄存器用来使能各种中断源。

偶设置为0x01，使能数据准备好中断。

当此中断产生时，可以读取传感器的数据寄存器来获取测量值（手册上说当完成写操作时会触发此中断，不知道是怎么回事，偶这样设置也能正常工作）。

3、INT_STATUS中断状态寄存器，可以通过读取相应中断标志位来清除中断。

上面所介绍的寄存器主要是初始化MPU6050时大概用到的寄存器，按如上配置，MPU6050可正常工作。

对于手册上的一些内容依然迷茫，望解答。

********************************************************************* **********// 陀螺仪 MPU6050 IIC测试程序********************************************************************* **********/#include "stm32f10x_lib.h"#include //Keil libraryGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;ErrorStatus HSEStartUpStatus;#define uchar unsigned char#define uint unsigned int// 定义MPU6050内部地址//****************************************#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)#define CONFIG 0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x01(不自检，2G，5Hz)#define ACCEL_XOUT_H 0x3B#define ACCEL_XOUT_L 0x3C#define ACCEL_YOUT_H 0x3D#define ACCEL_YOUT_L 0x3E#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F#define ACCEL_ZOUT_L 0x40//#define TEMP_OUT_H 0x41//#define TEMP_OUT_L 0x42//#define GYRO_XOUT_H 0x43#define GYRO_XOUT_L 0x44#define GYRO_YOUT_H 0x45#define GYRO_YOUT_L 0x46#define GYRO_ZOUT_H 0x47#define GYRO_ZOUT_L 0x48#define PWR_MGMT_1 0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用)//#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)/****************************#define MPU6050_Addr 0xD0 //定义器件在IIC总线中的从地址,根据ALT ADDRESS地址引脚不同修改unsigned char TX_DATA[4]; //显示据缓存区unsigned char BUF[10]; //接收数据缓存区char test=0; //IIC用到short T_X,T_Y,T_Z,T_T; //X,Y,Z轴，温度//************************************/*模拟IIC端口输出输入定义*/#define SCL_H GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_6#define SCL_L GPIOB->BRR = GPIO_Pin_6#define SDA_H GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_7#define SDA_L GPIOB->BRR = GPIO_Pin_7#define SCL_read GPIOB->IDR & GPIO_Pin_6#define SDA_read GPIOB->IDR & GPIO_Pin_7/* 函数申明 -----------------------------------------------*/ void RCC_Configuration(void);void GPIO_Configuration(void);void NVIC_Configuration(void);void USART1_Configuration(void);void WWDG_Configuration(void);void Delay(u32 nTime);void Delayms(vu32 m);/* 变量定义 ----------------------------------------------*//*******************************/void DATA_printf(uchar *s,short temp_data){if(temp_data<0){temp_data=-temp_data;*s='-';}else *s=' ';*++s =temp_data/100+0x30;temp_data=temp_data%100; //取余运算*++s =temp_data/10+0x30;temp_data=temp_data%10; //取余运算*++s =temp_data+0x30;/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_GPIO_Config* Description : Configration Simulation IIC GPIO* Input : None* Output : None* Return : None********************************************************************* ********* */void I2C_GPIO_Config(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_delay* Description : Simulation IIC Timing series delay* Input : None* Output : None* Return : Nonevoid I2C_delay(void){u8 i=30; //这里可以优化速度，经测试最低到5还能写入while(i){i--;}}void delay5ms(void)int i=5000;while(i){i--;}}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_Start* Description : Master Start Simulation IIC Communication* Input : None* Output : None* Return : Wheather Start********************************************************************* ********* */bool I2C_Start(void){SDA_H;SCL_H;I2C_delay();if(!SDA_read)return FALSE; //SDA线为低电平则总线忙,退出SDA_L;I2C_delay();if(SDA_read) return FALSE; //SDA线为高电平则总线出错,退出SDA_L;I2C_delay();return TRUE;}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_Stop* Description : Master Stop Simulation IIC Communication* Input : None* Output : None* Return : None********************************************************************* ********* */void I2C_Stop(void){SCL_L;I2C_delay();SDA_L;SCL_H;I2C_delay();SDA_H;I2C_delay();}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_Ack* Description : Master Send Acknowledge Single* Input : None* Output : None* Return : None********************************************************************* ********* */void I2C_Ack(void){SCL_L;I2C_delay();SDA_L;I2C_delay();SCL_H;I2C_delay();SCL_L;I2C_delay()}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_NoAck* Description : Master Send No Acknowledge Single* Input : None* Output : None* Return : None********************************************************************* ********* */void I2C_NoAck(void){SCL_L;I2C_delay();SDA_H;I2C_delay();SCL_H;I2C_delay();SCL_L;}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_WaitAck* Description : Master Reserive Slave Acknowledge Single* Input : None* Output : None* Return : Wheather Reserive Slave Acknowledge Single********************************************************************* ********* */bool I2C_WaitAck(void) //返回为:=1有ACK,=0无ACK{SCL_L;I2C_delay();SDA_H;I2C_delay();SCL_H;I2C_delay();if(SDA_read){SCL_L;I2C_delay();return FALSE;}SCL_L;I2C_delay();return TRUE;}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_SendByte* Description : Master Send a Byte to Slave* Input : Will Send Date* Output : None* Return : None********************************************************************* ********* */void I2C_SendByte(u8 SendByte) //数据从高位到低位//{u8 i=8;while(i--){SCL_L;if(SendByte&0x80)SDA_H;elseSDA_L;SendByte<<=1;I2C_delay();SCL_H;I2C_delay();}SCL_L;}/******************************************************************** ************ Function Name : I2C_RadeByte* Description : Master Reserive a Byte From Slave* Input : None* Output : None* Return : Date From Slave********************************************************************* ********* */unsigned char I2C_RadeByte(void) //数据从高位到低位//{u8 i=8;u8 ReceiveByte=0;SDA_H;while(i--){ReceiveByte<<=1;SCL_L;I2C_delay();SCL_H;I2C_delay();if(SDA_read){ReceiveByte|=0x01;}}SCL_L;return ReceiveByte;}//ZRX//单字节写入*******************************************bool Single_Write(unsigned char SlaveAddress,unsigned charREG_Address,unsigned char REG_data) //void{if(!I2C_Start())return FALSE;I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号//I2C_SendByte(((REG_Address & 0x0700) >>7) | SlaveAddress & 0xFFFE);//设置高起始地址+器件地址if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return FALSE;}I2C_SendByte(REG_Address ); //设置低起始地址I2C_WaitAck();I2C_SendByte(REG_data);I2C_WaitAck();I2C_Stop();delay5ms();return TRUE;}//单字节读取*****************************************unsigned char Single_Read(unsigned char SlaveAddress,unsigned char REG_Address){ unsigned char REG_data;if(!I2C_Start())return FALSE;I2C_SendByte(SlaveAddress); //I2C_SendByte(((REG_Address & 0x0700) >>7) | REG_Address & 0xFFFE);//设置高起始地址+器件地址if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop();test=1; return FALSE;}I2C_SendByte((u8) REG_Address); //设置低起始地址I2C_WaitAck();I2C_Start();I2C_SendByte(SlaveAddress+1);I2C_WaitAck();REG_data= I2C_RadeByte();I2C_NoAck();I2C_Stop();//return TRUE;return REG_data;}/********************************************************************** ************* 函数名称： RCC_Configuration(void)** 函数功能：时钟初始化** 输入：无** 输出：无** 返回：无void RCC_Configuration(void){/* RCC system reset(for debug purpose) */RCC_DeInit();/* Enable HSE */RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);/* Wait till HSE is ready */HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();if(HSEStartUpStatus == SUCCESS){/* HCLK = SYSCLK */RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);/* PCLK2 = HCLK */RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);/* PCLK1 = HCLK/2 */RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);/* Flash 2 wait state */FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);/* Enable Prefetch Buffer */FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);/* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);/* Enable PLL */RCC_PLLCmd(ENABLE);/* Wait till PLL is ready */while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET) {}/* Select PLL as system clock source */RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);/* Wait till PLL is used as system clock source */while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08){}}/* Enable GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD, GPIOE, GPIOF, GPIOG and AFIO clocks */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD , ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE | RCC_APB2Periph_GPIOF , ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG | RCC_APB2Periph_AFIO , ENABLE);}/********************************************************************** ************* 函数名称： GPIO_Configuration(void)** 函数功能：端口初始化** 输入：无** 输出：无** 返回：无********************************************************************* ************/void GPIO_Configuration(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE );/* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 选中管脚9GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 最高输出速率50MHz GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 选择A端口/* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //选中管脚10GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //选择A端口}/********************************************************************** ************* 函数名称： USART1_Configuration(void)** 函数功能：串口1初始化** 输入：无** 输出：无** 返回：无********************************************************************* ************/void USART1_Configuration(void){USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1 |RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );USART_ART_Clock = USART_Clock_Disable; // 时钟低电平活动USART_ART_CPOL = USART_CPOL_Low; // 时钟低电平USART_ART_CPHA = USART_CPHA_2Edge; // 时钟第二个边沿进行数据捕获USART_ART_LastBit = USART_LastBit_Disable; // 最后一位数据的时钟脉冲不从SCLK输出/* Configure the USART1 synchronous paramters */USART_ClockInit(USART1, &USART_ClockInitStructure); // 时钟参数初始化设置USART_ART_BaudRate =9600; // 波特率为：115200 USART_ART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8位数据USART_ART_StopBits = USART_StopBits_1; // 在帧结尾传输1个停止位USART_ART_Parity = USART_Parity_No ; // 奇偶失能USART_ART_HardwareFlowControl =USART_HardwareFlowControl_None; // 硬件流控制失能USART_ART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 发送使能+接收使能/* Configure USART1 basic and asynchronous paramters */USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);/* Enable USART1 */USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE); //清中断，以免一启用中断后立即产生中断USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能USART1中断源USART_Cmd(USART1, ENABLE); //USART1总开关：开启}/********************************************************************** ************* 函数名称： NVIC_Configuration(void)** 函数功能：中断初始化** 输入：无** 输出：无** 返回：无********************************************************************* ************/void NVIC_Configuration(void){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = WWDG_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}/********************************************************************** ************* 函数名称： WWDG_Configuration(void)** 函数功能：看门狗初始化** 输入：无** 输出：无** 返回：无********************************************************************* ************/void WWDG_Configuration(void){RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8); // WWDG clock counter = (PCLK1/4096)/8 = 244 Hz (~4 ms)WWDG_SetWindowValue(0x41); // Set Window value to 0x41WWDG_Enable(0x50); // Enable WWDG and set counter value to 0x7F, WWDG timeout = ~4 ms * 64 = 262 msWWDG_ClearFlag(); // Clear EWI flagWWDG_EnableIT(); // Enable EW interrupt}/********************************************************************** ************* 函数名称： Delay(vu32 nCount)** 函数功能：延时函数** 输入：无** 输出：无** 返回：无********************************************************************* ************/void Delay(vu32 nCount){for(; nCount != 0; nCount--);}/********************************************************************** ************* 函数名称： void Delayms(vu32 m)** 函数功能：长延时函数 m=1,延时1ms** 输入：无** 输出：无** 返回：无********************************************************************* ************/void Delayms(vu32 m){u32 i;for(; m != 0; m--)for (i=0; i<50000; i++);}/********************************************************************** ************* 函数名称： WWDG_IRQHandler(void)** 函数功能：窗口提前唤醒中断** 输入：无** 输出：无** 返回：无void WWDG_IRQHandler(void){/* Update WWDG counter */WWDG_SetCounter(0x50);/* Clear EWI flag */WWDG_ClearFlag();}//************************************************void USART1_SendData(uchar SendData){USART_SendData(USART1, SendData);Delayms(1);}//初始化MPU6050，根据需要请参考pdf进行修改************************ void Init_MPU6050(void){Single_Write(MPU6050_Addr,PWR_MGMT_1, 0x00); //解除休眠状态Single_Write(MPU6050_Addr,SMPLRT_DIV, 0x07);Single_Write(MPU6050_Addr,CONFIG, 0x06);Single_Write(MPU6050_Addr,GYRO_CONFIG, 0x18);Single_Write(MPU6050_Addr,ACCEL_CONFIG, 0x01);}//******读取MPU6050数据**************************************** void READ_MPU6050(void){BUF[0]=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_XOUT_L);BUF[1]=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_XOUT_H);T_X= (BUF[1]<<8)|BUF[0];T_X/=16.4; //读取计算X轴数据BUF[2]=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_YOUT_L);BUF[3]=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_YOUT_H);T_Y= (BUF[3]<<8)|BUF[2];T_Y/=16.4; //读取计算Y轴数据BUF[4]=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_ZOUT_L);BUF[5]=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_ZOUT_H);T_Z= (BUF[5]<<8)|BUF[4];T_Z/=16.4; //读取计算Z轴数据// BUF[6]=Single_Read(MPU6050_Addr,TEMP_OUT_L);// BUF[7]=Single_Read(MPU6050_Addr,TEMP_OUT_H);// T_T=(BUF[7]<<8)|BUF[6];// T_T = 35+ ((double) (T_T + 13200)) / 280;// 读取计算出温度}//********串口发送数据***************************************void Send_data(uchar axis){uchar i;USART1_SendData(axis);USART1_SendData(':');for(i=0;i<4;i++)USART1_SendData(TX_DATA[i]);USART1_SendData(' ');USART1_SendData(' ');}/********************************************************************** ************* 函数名称： main(void)** 函数功能：主函数** 输入：无** 输出：无** 返回：无********************************************************************* ************/int main(void){RCC_Configuration(); //配置RCCGPIO_Configuration(); //配置GPIOUSART1_Configuration(); //配置串口1I2C_GPIO_Config(); //配置IIC使用端口Delayms(10); //延时Init_MPU6050(); //初始化MPU6050while(1){READ_MPU6050(); //读取MPU6050数据DATA_printf(TX_DATA,T_X);//转换X轴数据到数组Send_data('X'); //发送X轴数DATA_printf(TX_DATA,T_Y);//转换Y轴数据到数组Send_data('Y'); //发送Y轴数DATA_printf(TX_DATA,T_Z);//转换Z轴数据到数组Send_data('Z'); //发送Z轴数// DATA_printf(TX_DATA,T_T);//转换温度数据到数组// Send_data('T'); //发送温度数据USART1_SendData(0X0D); //换行USART1_SendData(0X0A); //回车Delayms(5); //延时}}/*************结。