如何利用小熊派获取MPU6050六轴原始数据

2024-02-27 22:15:15

摘要：使用小熊派开发板，通过硬件IIC与MPU6050六轴传感器模块通信，完成相应寄存器配置，成功获取陀螺仪、加速度计数据。

本问主要讲述使用小熊派开发板+MPU6050六轴传感器，获取加速度计以及陀螺仪信息。

一、实验准备

1.实验环境

一块stm32开发板（推荐使用小熊派），以及数据线
已经安装STM32CubeMX
已经安装KeilMDK,并导入stm32开发板对应的芯片包（小熊派使用的是STM32L431RCT6）
一个MPU6050模块（IIC接口）以及杜邦线

2.目标效果

通过CubeMX创建工程并配置参数
IIC方式通信，配置MPU6050寄存器
小熊派通过IIC，获取陀螺仪、加速度计数据
串口1重定向输出编码器转动的角度、角速度

二、通过CubeMX生产MDK工程

A.芯片选择

打开CubeMX,进入芯片选择：

选择自己的stm32芯片（即STM32L431RCT6）：

B.时钟源RCC设置

更改系统时钟源

系统时钟默认使用内部的高速时钟（HSI），选择使用HSE，时钟更精确

设置外部时钟对应的端口

配置时钟树

STM32L431RCT6系统时钟最大可以为80MHz，我们配置到最大即可

C.参数配置（对应端口设置）

1）配置USART1

使用USART,模式为异步，波特率为115200，无硬件流控制

2）硬件IIC配置

IIC（Inter-Integrated Circuit）其实是IICBus简称，所以中文应该叫集成电路总线，它是一种串行通信总线，使用多主从架构

我们使用小熊派的I2C1，小熊派引出的引脚为PB7->I2C1_SDA,PB6->I2C1_SCL

其他选项我们保持默认即可

3）MPU6050模块

当然，我们还需要了解MPU6050模块的电路，更好的进行配置。当然我们也可以自主制作模块

如果AD0脚(9脚)接地,IIC地址为0X68(不包含最低位)；如果AD0脚接V3.3,则IIC地址为0X69(不包含最低位).

可以看到，AD0引脚已经被拉低，所有默认IIC地址为0x68.

最后，生成代码就OK了

D.工程设置

一些基础的设置，包括工程名、存储位置、工程环境、工程中各个文件的组成

E.生成代码

三、编写相应代码

1. 串口1输出重定向

我们知道printf是打印函数，原理是根据传入的字符串参数格式化打印输出到stdout中。我们需要让printf打印到串口之中，只需要在usart.c文件中模仿printf写一个输出函数即可

在添加头文件

/* USER CODE BEGIN 0 */#include <stdarg.h>#include <string.h>#include <stdio.h>/* USER CODE END 0 */

写输出函数

/* USER CODE BEGIN 1 */void UsartPrintf(UART_HandleTypeDef *huart, char *fmt,...){

 unsigned char UsartPrintfBuf[296];
 va_list ap;
 unsigned char *pStr = UsartPrintfBuf;

 va_start(ap, fmt);
 vsprintf((char *)UsartPrintfBuf, fmt, ap); //格式化
 va_end(ap);

 while(*pStr != 0)
 {
  USART1->TDR = *pStr++;
  while((USART1->ISR & 0x40)  == 0);
 }}//注意：在usart.h中添加void UsartPrintf(UART_HandleTypeDef *huart, char *fmt,...)；//使用方法:UsartPrintf(&huart1;,"hello world\r\n");/* USER CODE END 1 */

注意：自己添加的代码，需要在begin和end之间

2.写MPU6050驱动

我们创建两个文件，分别是mpu6050.h和mpu6050.c

a).首先我们在mpu6050.h中宏定义相应的寄存器，方便后续使用。

在main函数中，我们首先设置计数器初值为10000，然后打开编码器，每1S获取一次计数器的更新值，判断编码器信息
因为寄存器实在太多，就没有一一列出，可以在附件中查看哦~

b).配置各个寄存器

主要的函数为：IIC读写、初始化MPU6050、设置陀螺仪和加速度计满量程、设置采样率、读取数据

代码附件中有，不一一讲解。

初始化函数

uint8_t MPUInit(void){
 uint8_t res;
 extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;

 HAL_I2C_Init(&hi2c1;); //初始化IIC

 /*上电后最好有一定延时，保证数据准确*/
 HAL_Delay(500);
 MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0x80); //复位MPU6050,写入1000 0000
 MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0x00);//sleep写入0，保持唤醒状态

 MPU_Set_Gyro_Fsr(3);  //陀螺仪满量程±2000
 MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度计满量程±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); //关闭从iic
 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);  //读取地址
 UsartPrintf(&huart1;,"\r\nMPU6050:0x%2x\r\n",res);
 UsartPrintf(&huart1;,"\r\nMPU6050:0x%2x\r\n",MPU_ADDR);
 if(res == MPU_ADDR) //判断地址是否正确
 {
  MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0x01); //001,pll，x轴为参考系统时钟源
  MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0x00); //都不使用待机模式
  MPU_Set_Rate(50);
 }else return 1;

 return 0;}

需要注意到，mpu6050上电后需要有一定延时，保证数据的稳定。重启mpu6050会有睡眠模式，写入关闭睡眠。最后检测并判断IIC地址是否正确

3.main函数

/* USER CODE BEGIN PV */short x;short y;short z;/* USER CODE END PV */
 /* USER CODE BEGIN 2 */
 MPUInit();
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
 while(MPU_Get_Gyroscope(&x,&y,&z) !=0);
 HAL_Delay(1000);
   printf("\r\n陀螺仪:x=-,y=-,z=-\r\n",x,y,z);
 while(MPU_Get_Accelerometer(&x,&y,&z) != 0);
 HAL_Delay(1000);
   printf("\r\n加速度计:x=-,y=-,z=-\r\n",x,y,z);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

四、编译+下载

点击编译后，0 error,0 warning

小熊派连接在电脑上，代码下载到开发板

五、连接硬件

1.将小熊派串口1和电脑相连，即拨到 AT-MUC,按下复位键

2.连接MPU6050

我们只需要使用mpu6050的SDA\SCL\GND\VCC。
即：

SDA-->PB7
SCL-->PB6
GND-->GND
VCC-->5V

3.效果

打开串口调试助手，我们手动转动开发板（包括模块），看见陀螺仪和加速度数据不断变化，当静止时数据保持稳定。

至此，我们已经可以通过小熊派以IIC获取六轴传感器原始数据信息

本文分享自华为云社区《小熊派实践——获取MPU6050六轴原始数据》，原文作者：ttking 。

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