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[应用相关] 利用stm32f4单片机的mpu6050六轴加速度传感器

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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:26 | 显示全部楼层
然后再看 MPU_Get_Temperature、 MPU_Get_Gyroscope 和 MPU_Get_Accelerometer 等三个
函数，源码如下：
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:28 | 显示全部楼层
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  1. //得到温度值
    

  2. //返回值:温度值(扩大了 100 倍)
    

  3. short MPU_Get_Temperature(void)
    

  4. {
    

  5. u8 buf[2];
    

  6. short raw; float temp;
    

  7. MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf);
    

  8. raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
    

  9. temp=36.53+((double)raw)/340;
    

  10. return temp*100;;
    

  11. }
    

  12. //得到陀螺仪值(原始值)
    

  13. //gx,gy,gz:陀螺仪 x,y,z 轴的原始读数(带符号)
    

  14. //返回值:0,成功
    

  15. // 其他,错误代码
    

  16. u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
    

  17. {
    

  18. u8 buf[6],res;
    

  19. res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);
    

  20. if(res==0)
    

  21. {
    

  22. *gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
    

  23. *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
    

  24. *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    

  25. }
    

  26. return res;;
    

  27. }
    

  28. //得到加速度值(原始值)
    

  29. //gx,gy,gz:陀螺仪 x,y,z 轴的原始读数(带符号)
    

  30. //返回值:0,成功
    

  31. // 其他,错误代码
    

  32. u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
    

  33. {
    

  34. u8 buf[6],res;
    

  35. res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);
    

  36. if(res==0)
    

  37. {
    

  38. *ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
    

  39. *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
    

  40. *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    

  41. }
    

  42. return res;;
    

  43. }
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:29 | 显示全部楼层
其中 MPU_Get_Temperature 用于获取 MPU6050 自带温度传感器的温度值，然后MPU_Get_Gyroscope 和 MPU_Get_Accelerometer 分别用于读取陀螺仪和加速度传感器的原始数据。
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:29 | 显示全部楼层
最后看 MPU_Write_Len 和 MPU_Read_Len 这两个函数，代码如下
//IIC 连续写
//addr:器件地址 reg:寄存器地址
//len:写入长度 buf:数据区
//返回值:0,正常 其他,错误代码
u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
u8 i;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
if(IIC_Wait_Ack()){IIC_Stop();return 1;}//等待应答
IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
IIC_Wait_Ack(); //等待应答
for(i=0;i<len;i++)
{
IIC_Send_Byte(buf[i]); //发送数据
if(IIC_Wait_Ack()) {IIC_Stop();return 1;}//等待 ACK
}
IIC_Stop();
return 0;
}
//IIC 连续读
//addr:器件地址 reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度 buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常 其他,错误代码
u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((addr<<1)|0); //发送器件地址+写命令
if(IIC_Wait_Ack()){ IIC_Stop();return 1; } //等待应答
IIC_Send_Byte(reg); //写寄存器地址
IIC_Wait_Ack(); //等待应答
IIC_Start();
IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令
IIC_Wait_Ack(); //等待应答
while(len)
{
if(len==1)*buf=IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送 nACK
else *buf=IIC_Read_Byte(1); //读数据,发送 ACK
len--; buf++;
}
IC_Stop(); //产生一个停止条件
return 0;
}
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:30 | 显示全部楼层
MPU_Write_Len 用于指定器件和地址，连续写数据，可用于实现 DMP 部分的： i2c_write函数。而 MPU_Read_Len 用于指定器件和地址，连续读数据，可用于实现 DMP 部分的： i2c_read函数。 DMP 移植部分的 4 个函数，这里就实现了 2 个，剩下的 delay_ms 就直接采用我们 delay.c里面的 delay_ms 实现， get_ms 则直接提供一个空函数即可。
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:31 | 显示全部楼层
关于 mpu6050.c 就介绍到这。

最后看看 main.c 代码如下：
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  1. //串口 1 发送 1 个字符
    

  2. //c:要发送的字符
    

  3. void usart1_send_char(u8 c)
    

  4. {
    

  5. while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);
    

  6. USART_SendData(USART1,c);
    

  7. }
    

  8. //传送数据给匿名四轴上位机软件(V2.6 版本)
    

  9. //fun:功能字. 0XA0~0XAF
    

  10. //data:数据缓存区,最多 28 字节!!
    

  11. //len:data 区有效数据个数
    

  12. void usart1_niming_report(u8 fun,u8*data,u8 len)
    

  13. {
    

  14. u8 send_buf[32],i;
    

  15. if(len>28)return; //最多 28 字节数据
    

  16. send_buf[len+3]=0;//校验数置零
    

  17. send_buf[0]=0X88;//帧头
    

  18. send_buf[1]=fun; //功能字
    

  19. send_buf[2]=len; //数据长度
    

  20. for(i=0;i<len;i++)send_buf[3+i]=data[i]; //复制数据
    

  21. for(i=0;i<len+3;i++)send_buf[len+3]+=send_buf[i]; //计算校验和
    

  22. for(i=0;i<len+4;i++)usart1_send_char(send_buf[i]); //发送数据到串口 1
    

  23. }
    

  24. //发送加速度传感器数据和陀螺仪数据
    

  25. //aacx,aacy,aacz:x,y,z 三个方向上面的加速度值
    

  26. //gyrox,gyroy,gyroz:x,y,z 三个方向上面的陀螺仪值
    

  27. void mpu6050_send_data(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz)
    

  28. {
    

  29. u8 tbuf[12];
    

  30. tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF; tbuf[1]=aacx&0XFF;
    

  31. tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF; tbuf[3]=aacy&0XFF;
    

  32. tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF; tbuf[5]=aacz&0XFF;
    

  33. tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF; tbuf[7]=gyrox&0XFF;
    

  34. tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF; tbuf[9]=gyroy&0XFF;
    

  35. tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF; tbuf[11]=gyroz&0XFF;
    

  36. usart1_niming_report(0XA1,tbuf,12);//自定义帧,0XA1
    

  37. }
    

  38. //通过串口 1 上报结算后的姿态数据给电脑
    

  39. //aacx,aacy,aacz:x,y,z 三个方向上面的加速度值
    

  40. //gyrox,gyroy,gyroz:x,y,z 三个方向上面的陀螺仪值
    

  41. //roll:横滚角.单位 0.01 度。 -18000 -> 18000 对应 -180.00 -> 180.00 度
    

  42. //pitch:俯仰角.单位 0.01 度。 -9000 - 9000 对应 -90.00 -> 90.00 度
    

  43. //yaw:航向角.单位为 0.1 度 0 -> 3600 对应 0 -> 360.0 度
    

  44. void usart1_report_imu(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,
    

  45. short gyroz,short roll,short pitch,short yaw)
    

  46. {
    

  47. u8 tbuf[28];
    

  48. u8 i;
    

  49. for(i=0;i<28;i++)tbuf[i]=0;//清 0
    

  50. tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF; tbuf[1]=aacx&0XFF;
    

  51. tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF; tbuf[3]=aacy&0XFF;
    

  52. tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF; tbuf[5]=aacz&0XFF;
    

  53. tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF; tbuf[7]=gyrox&0XFF;
    

  54. tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF; tbuf[9]=gyroy&0XFF;
    

  55. tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF; tbuf[11]=gyroz&0XFF;
    

  56. tbuf[18]=(roll>>8)&0XFF; tbuf[19]=roll&0XFF;
    

  57. tbuf[20]=(pitch>>8)&0XFF; tbuf[21]=pitch&0XFF;
    

  58. tbuf[22]=(yaw>>8)&0XFF; tbuf[23]=yaw&0XFF;
    

  59. usart1_niming_report(0XAF,tbuf,28);//飞控显示帧,0XAF
    

  60. }
    

  61. int main(void)
    

  62. {
    

  63. u8 t=0,report=1; //默认开启上报
    

  64. u8 key;
    

  65. float pitch,roll,yaw; //欧拉角
    

  66. short aacx,aacy,aacz; //加速度传感器原始数据
    

  67. short gyrox,gyroy,gyroz;//陀螺仪原始数据
    

  68. short temp; //温度
    

  69. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组 2
    

  70. delay_init(168); //初始化延时函数
    

  71. uart_init(500000); //初始化串口波特率为 500000
    

  72. LED_Init(); //初始化 LED
    

  73. KEY_Init(); //初始化按键
    

  74. LCD_Init(); //LCD 初始化
    

  75. MPU_Init(); //初始化 MPU6050
    

  76. POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
    

  77. LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");
    

  78. LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"MPU6050 TEST");
    

  79. LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
    

  80. LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/9");
    

  81. while(mpu_dmp_init())
    

  82. { LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"MPU6050 Error"); delay_ms(200);
    

  83. LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE); delay_ms(200);
    

  84. }
    

  85. LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"MPU6050 OK");
    

  86. LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"KEY0:UPLOAD ON/OFF");
    

  87. POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
    

  88. LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD ON ");
    

  89. LCD_ShowString(30,200,200,16,16," Temp: . C");
    

  90. LCD_ShowString(30,220,200,16,16,"Pitch: . C");
    

  91. LCD_ShowString(30,240,200,16,16," Roll: . C");
    

  92. LCD_ShowString(30,260,200,16,16," Yaw : . C");
    

  93. while(1)
    

  94. {
    

  95. key=KEY_Scan(0);
    

  96. if(key==KEY0_PRES)
    

  97. {
    

  98. report=!report;
    

  99. if(report)LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD ON ");
    

  100. else LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"UPLOAD OFF");
    

  101. }
    

  102. if(mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw)==0)
    

  103. {
    

  104. temp=MPU_Get_Temperature(); //得到温度值
    

  105. MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz); //得到加速度传感器数据
    

  106. MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz); //得到陀螺仪数据
    

  107. if(report)mpu6050_send_data(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz);
    

  108. //用自定义帧发送加速度和陀螺仪原始数据
    

  109. if(report)usart1_report_imu(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz,(int)(roll*100),
    

  110. (int)(pitch*100),(int)(yaw*10));
    

  111. if((t%10)==0)
    

  112. {
    

  113. if(temp<0)
    

  114. {
    

  115. LCD_ShowChar(30+48,200,'-',16,0); //显示负号
    

  116. temp=-temp; //转为正数
    

  117. }else LCD_ShowChar(30+48,200,' ',16,0); //去掉负号
    

  118. LCD_ShowNum(30+48+8,200,temp/100,3,16); //显示整数部分
    

  119. LCD_ShowNum(30+48+40,200,temp%10,1,16); //显示小数部分
    

  120. temp=pitch*10;
    

  121. if(temp<0)
    

  122. {
    

  123. LCD_ShowChar(30+48,220,'-',16,0); //显示负号
    

  124. temp=-temp; //转为正数
    

  125. }else LCD_ShowChar(30+48,220,' ',16,0); //去掉负号
    

  126. LCD_ShowNum(30+48+8,220,temp/10,3,16); //显示整数部分
    

  127. LCD_ShowNum(30+48+40,220,temp%10,1,16); //显示小数部分
    

  128. temp=roll*10;
    

  129. if(temp<0)
    

  130. {
    

  131. LCD_ShowChar(30+48,240,'-',16,0); //显示负号
    

  132. temp=-temp; //转为正数
    

  133. }else LCD_ShowChar(30+48,240,' ',16,0); //去掉负号
    

  134. LCD_ShowNum(30+48+8,240,temp/10,3,16); //显示整数部分
    

  135. LCD_ShowNum(30+48+40,240,temp%10,1,16); //显示小数部分
    

  136. temp=yaw*10;
    

  137. if(temp<0)
    

  138. {
    

  139. LCD_ShowChar(30+48,260,'-',16,0); //显示负号
    

  140. temp=-temp; //转为正数
    

  141. }else LCD_ShowChar(30+48,260,' ',16,0); //去掉负号
    

  142. LCD_ShowNum(30+48+8,260,temp/10,3,16); //显示整数部分
    

  143. LCD_ShowNum(30+48+40,260,temp%10,1,16); //显示小数部分
    

  144. t=0; LED0=!LED0;//LED 闪烁
    

  145. }
    

  146. }
    

  147. t++;
    

  148. }
    

  149. }
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:32 | 显示全部楼层
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  1. 此部分代码除了 main 函数，还有几个函数，用于上报数据给上位机软件，利用上位机软件显示传感器波形，以及 3D 姿态显示，有助于更好的调试 MPU6050。上位机软件推荐使用： ANO_Tech匿名四轴上位机_V2.6.exe。 usart1_niming_report 函数用于将数据打包、计算校验和，然后上报给匿名四轴上位机软件。mpu6050_send_data 函数用于上报加速度和陀螺仪的原始数据，可用于波形显示传感器数据，通过 A1 自定义帧发送。而 usart1_report_imu 函数，则用于上报飞控显示帧，可以实时 3D 显示
    

  2. MPU6050 的姿态，传感器数据等。
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:33 | 显示全部楼层
这里， main 函数是比较简单的，大家看代码即可，不过需要注意的是，为了高速上传数据，
这里将串口 1 的波特率设置为 500Kbps 了，测试的时候要注意下。
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:34 | 显示全部楼层
最后，将 MPU_Write_Byte、 MPU_Read_Byte 和 MPU_Get_Temperature 等三个函数加入 USMART 控制，这样，我们就可以通过串口调试助手，改写和读取 MPU6050 的寄存器数据了，并可以读取温度传感器的值，方便大家调试（注意在 USMART 调试的时候，最好通过按KEY0，先关闭数据上传功能，否则会受到很多乱码，妨碍调试）。
至此，我们的软件设计部分就结束了。
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:34 | 显示全部楼层
下载验证：

在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 探索者 STM32F4 开发板上，可以
看到 LCD 显示如图 ：
22297626cbc559db68.png
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:35 | 显示全部楼层
屏幕显示了 MPU6050 的温度、俯仰角（pitch）、横滚角（roll）和航向角（yaw）的数值。
然后，可以晃动开发板，看看各角度的变化。
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:36 | 显示全部楼层
另外，通过按 KEY0 可以开启或关闭数据上报，开启状态下，我们可以打开： ANO_Tech
匿名四轴上位机_V2.6.exe（该软件双击后，会弹出一个蓝色的小界面，直接关闭即可。
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:37 | 显示全部楼层
然后才
会进入主界面），这个软件，接收 STM32F4 上传的数据，从而图形化显示传感器数据以及飞行
姿态，如图 ：
传感器数据波形显示：
2441626cbce705380.png
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:38 | 显示全部楼层
飞控状态显示：
23491626cbd2d47d14.png
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 楼主| 自动化陈稳 发表于 2022-4-30 12:38 | 显示全部楼层
也可以通过串口调试助手，读取数据，保存数据，对数据进行后续处理。
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天空大海 发表于 2022-8-11 17:38 | 显示全部楼层
厉害了，学习学习
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51xlf 发表于 2022-10-1 12:30 | 显示全部楼层
可以使用dmp实现数据的读取吗？                                 
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Uriah 发表于 2022-10-1 14:30 | 显示全部楼层

多次检查也会给单片机带来负荷，对功耗不利
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Bblythe 发表于 2022-10-1 17:29 | 显示全部楼层

如果在编程时加密锁定位被使能/锁定，就无法用普通编程器直接读取单片机内的程序
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qbwww 发表于 2022-10-2 07:01 | 显示全部楼层
免除了组合陀螺仪与加速器时间轴之差的问题，减少了大量的封装空间
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