发布时间 : 星期二 文章详解MPU6050,用STM32读取原始数据，并相互融合算出俯仰角、翻滚角、偏航角更新完毕开始阅读63868467f8c75fbfc67db221
详解MPU6050，用STM32读取原始数据，并相互融合算出俯仰角、翻滚角、偏航角
1.MPU6050是什么？
MPU6050是一个6轴运动处理组件，包含了3轴加速度 和3轴陀螺仪。
MPU-6000为全球首例整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间。MPU-6000整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，并含可藉由第二个I2C端口连接其他厂牌之加速器、磁力传感器、或其他传感器的数位运动处理(DMP: Digital Motion Processor)硬件加速引擎，由主要I2C端口以单一数据流的形式，向应用端输出完整的9轴融合演算技术
InvenSense的运动处理资料库，可处理运动感测的复杂数据，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，并为应用开发提供架构化的API。 MPU-6000的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec (dps)，可准确追緃快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的I2C或最高达20MHz的SPI。 MPU-6000可在不同电压下工作，VDD供电电压介为2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VVDIO供电为1.8V± 5%。MPU-6000的包装尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。
2.加速度传感器是干嘛用的？
总而言这，加速度传感器，其实是力传感器。用来检查上下左右前后哪几个面都受了多少力（包括重力），然后计算角度。
3.陀螺仪是干嘛用的？
简而言之，陀螺仪就是角速度检测仪。比如，一块板，以X轴为轴心，在一秒钟的时间转到了90度，那么它在X轴上的角速度就是 90度/秒 （DPS, 角速度单位，Degree Per Second的缩写°/S ，体现了转动的快慢）
4.MPU6050分辨率是多少？
3轴加速度 和3轴陀螺仪分别用了3个16位的ADC, 也就是说，加速度有3个16位ADC，其中每个轴使用了一个。也是说，每个轴输出的数据，是2^16 也就是 -32768 ---- +32768。陀螺仪也是一样。
5. 单位换算
上面说的-32768 --- +32768 ，那么这个数字到底代表了什么呢？比如陀螺仪 32768 到底是指角速度达到多少度/秒 ？
这个其实是根据MPU6050设置的量程来决定的，量程不一样，32768代表的值就不一样。
MPU6050的量程设置，在 MPU6050::initialize() （MPU6050.cpp库）初始化函数中进行了设置：
setFullScaleGyroRange(MPU6050_GYRO_FS_250); setFullScaleAccelRange(MPU6050_ACCEL_FS_2); 分别设置为，250度/秒 , 2g
按陀螺仪来说，MPU6050 有四个量程可选： ±250，±500，±1000，±2000 度/s 比方说，设置了是 ±250 , 那么-32768 ---- +32768 就代表了 -250 ---- +250 。此时它的LSB(拉傻B，最低有效位) 是 131 LSB/(度/s)
STM32自带I2C，但一般有两个I2C1（PB6,PB7）和I2C2（PB10,PB11），而且，I2C分为硬件、和模拟。
软件i2c是程序员使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序. 硬件i2c程序员只要调用i2c的控制函数即可，不用直接的去控制SCL,SDA高低电平的输出
本模块采用的是IIC通信方式，所以我们只需要连接四跟线就可以完成电路的连接，简单方便！
原始数据有：AX、AY、AZ GX、GY、GZ 简单的算法之后可以得到 Roll，pitch，yaw
参考MPU-6050数据手册 引脚说明：
VDD 供电电压为2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO 为1.8V± 5% 内建振荡器在工作温度范围内仅有±1%频率变化。可选外部时钟输入32.768kHz 或19.2MHz 找出几个重要的寄存器：
1）Register 25 – Sample Rate Divider （SMPRT_DIV）
1）SMPLRT_DIV 8位无符号值，通过该值将陀螺仪输出分频，得到采样频率
该寄存器指定陀螺仪输出率的分频，用来产生MPU-60X0的采样率。
传感器寄存器的输出、FIFO输出、DMP采样和运动检测的都是基于该采样率。 采样率的计算公式
采样率 = 陀螺仪的输出率 / (1 + SMPLRT_DIV)
当数字低通滤波器没有使能的时候，陀螺仪的输出平路等于8KHZ，反之等于1KHZ。 2）Register 26 – Configuration （CONFIG）
1）EXT_SYNC_SET 3位无符号值，配置帧同步引脚的采样 2）DLPF_CFG 3位无符号值，配置数字低通滤波器
该寄存器为陀螺仪和加速度计配置外部帧同步（FSYNC）引脚采样和数字低通滤波器（DLPF）。
通过配置EXT_SYNC_SET，可以对连接到FSYNC引脚的一个外部信号进行采样。 FSYNC引脚上的信号变化会被锁存，这样就能捕获到很短的频闪信号。 采样结束后，锁存器将复位到当前的FSYNC信号状态。
根据下面的表格定义的值，采集到的数据会替换掉数据寄存器中上次接收到的有效数据
数字低通滤波器是由DLPF_CFG来配置，根据下表中DLPF_CFG的值对加速度传感器和陀
螺仪滤波
3）Register 27 – Gyroscope Configuration （GYRO_CONFIG）
1）XG_ST 设置此位，X轴陀螺仪进行自我测试。 2）YG_ST 设置此位，Y轴陀螺仪进行自我测试。 3）ZG_ST 设置此位，Z轴陀螺仪进行自我测试。 4）FS_SEL 2位无符号值。选择陀螺仪的量程。
这个寄存器是用来触发陀螺仪自检和配置陀螺仪的满量程范围。 陀螺仪自检允许用户测试陀螺仪的机械和电气部分，通过设置该寄存器的 XG_ST、YG_ST和 ZG_ST bits可以激活陀螺仪对应轴的自检。每个轴的检测可以独立进行或同时进行。 自检的响应 = 打开自检功能时的传感器输出 - 未启用自检功能时传感器的输出 在MPU-6000/MPU-6050数据手册的电气特性表中已经给出了每个轴的限制范围。当自检的响应值在规定的范围内，就能够通过自检；反之，就不能通过自检。 根据下表，FS_SEL选择陀螺仪输出的量程：
4）Register 28 – Accelerometer Configuration （ACCEL_CONFIG）