stm32平衡小车--（3）mpu6050传感器

1、mpu6050简介

MPU6050是一款集成了传感器和处理器的微型加速度计和陀螺仪模块。它由一体化的MEMS（微机电系统）加速度计和陀螺仪芯片以及数字运动处理器（DMP）组成。MPU6050可以通过I2C（Inter-Integrated Circuit）总线与微控制器进行通信，从而实现对物体的加速度和旋转角速度的检测和测量。它广泛应用于飞行器、机器人、运动追踪设备等各种需要进行准确姿态测量的领域。

 

 mpu6050是一个6轴姿态传感器，可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度和角速度参数。可以通过数据融合进一步得到姿态角（欧拉角）。

欧拉角：

欧拉角（Euler angles）是一种用于描述物体在三维空间中旋转的方法。它由三个角度组成，分别表示绕三个坐标轴（通常是X、Y、Z轴）的旋转。

滚转角（roll）：绕X轴旋转。可以想象成飞机做翻滚运动。

俯仰角（pitch）：绕Y轴旋转。可以想象成飞机抬头向上与俯冲向下。

偏航角（yaw）：绕Z轴旋转。可以想象成飞机的飞行方向，向左或向右。

2、硬件部分

硬件电路：

引脚定义：

                   

XCL与XDA用来扩展芯片功能，比如可外接磁力计，气压计等

AD0为从机地址的最低位，接低电平时iic从机地址为1101000，接高电平时为1101001（但mpu6050的AD0引脚内接了一个电阻，所以引脚悬空的时候默认弱下拉到低电平）

mpu6050供电范围为2.375~3.46v，属于3.3v供电设备，但其外置了一个3.3v稳压器，只要在3.3v~5v的电压都可以通过3.3v稳压器输出稳定的3.3v电压。

3、mpu6050参数

16位ADC采样传感器的模拟信号，量化范围：-32768~32768

加速度计满量程选择：±2、±4、±8、±16（g）

陀螺仪满量程选择：±250、±500、±1000、±2000（°/sec）

选择的量程越小，测量分辨率就越高；选择的量程越大，测量范围就越大。比如选择加速度计的满量程为±4，那么ADC采样值为32768的时候对应的是4g。

可配置的数字低通滤波器：如果输出数据抖动太大，可以配置滤波器使数据输出平缓

可配置的时钟源和采样分频：控制ADC转换快慢

芯片进行iic通信时，从机地址：AD0引脚等于0的时候，从机iic地址为1101000（0x68）；AD0引脚等于1的时候，从机iic地址为1101001（0x69）。

因为在进行iic通信的时候，是7位地址位+1位读写位（在上一章iic通信详细说明过，不懂的小伙伴可以去看看），所以在发送字节的时候往往将0x68左移1位然后加上读写位，即(0x68<<1)|(1/0)(读/写)，此时发送的是0xD0（写）0xD1（读），所以有的地方就默认0xD0为从机地址，在写操作时直接发送0xD0，读操作时使用0xD0|0x01。

4、相关寄存器

①采样频率分频器

 可以配置采样频率分频系数，分频越小内部AD转换越快，数据寄存器刷新越快。

采样频率（数据刷新率）=陀螺仪输出时钟频率  /（1+分频值）

不使用低通滤波时，陀螺仪时钟为8khz，使用低通滤波时，陀螺仪时钟为1khz

②配置寄存器

我们只关心低3位：配置低通滤波器

配置滤波器参数越大，输出数据抖动越小（7为保留位，没有使用）

③陀螺仪配置寄存器

                                                  

Bit7~Bit5为自测使能位，Bit4~Bit3为满量程选择位。

④加速度计配置寄存器

                                                   

Bit4~Bit3为满量程选择位。

⑤数据寄存器

加速度计数据寄存器

 陀螺仪数据寄存器

 温度传感器数据

⑥电源管理寄存器1

 Bit7：设备复位，写1所有寄存器恢复默认值；

 Bit6：睡眠模式，写1芯片睡眠不工作，进入低功耗，该位上电默认为1，即上电默认睡眠，所以在操作之前要先解除睡眠，否则操作其他寄存器是无效的；

 Bit5：循环模式，写1设备进入低功耗，过一段时间启动一次，唤醒频率由电源管理寄存器2的Bit7和Bit6决定；

 Bit3：温度传感器失能，写1禁用内部温度传感器；

 Bit2~Bit0：用来选择系统时钟来源，一般选择陀螺仪晶振（比较准确）；

                        

 ⑦电源管理寄存器2

前两位用来用来控制循环模式的唤醒频率，后六位分别控制六个轴进入待机模式

⑧ID号寄存器

 ID号即iic地址固定值为0x68，不受AD0引脚状态而改变