芯耀
2010
MPU6050 是 InvenSense 公司推出的整合性 6 轴运动处理组件，其内部整合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器，并且含有一个IIC 接口， 可用于连接外部磁力传感器，并利用自带的数字运动处理器（DMP: Digital Motion Processor） 硬件加速引擎，通过主 IIC 接口，向应用端输出完整的 9 轴融合演算数据。
InvenSense 公司提供了一套基于DMP的运动处理驱动库，可大大降低单片机对动处理运算的负荷，同时也大大降低了编程难度。该模块广泛运用于飞控、计步等电子产品中。
01模块来源
资料下载链接：https://pan.baidu.com/s/1dNDqcp76L9QdM7iSZYfz_A
提取码：4eum
02 规格参数
工作电压：3-5V(模块带有LDO)
工作电流：5MA
通信接口：IIC
以上信息见厂家资料文件
03移植过程
我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【获取当前传感器的偏移角度功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。
3.1查看资料
【 1 】 复位MPU6050，让MPU6050内部的所有寄存器恢复默认值（向0X6B写入0x80）
【 2 】 设置电源管理寄存器位0x00，以唤醒MPU6050，进入正常工作状态（向0x6B写入0x00）
【 3 】 陀螺仪配置寄存器（0x1B）设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围，这里选择正负2000dps
【 4 】 加速度传感器配置寄存器（0x1C）这里选择正负2g
【 5 】 陀螺仪采样率，由采样率分频寄存器（0x19）控制；这里设置为50hz即输出频率=1KHz，SMPLRT_DIV=19
【 6 】 设置MPU6050的数字低通滤波器，因为配置为50hz，找一个接近值，所以配置为0x03,42hz
【 7 】 设置PLL，一般选择x轴陀螺PLL作为时钟源，以获得更高精度的时钟。（向0X6B写入0x01）
【 8 】 设置加速度与陀螺仪都工作（向0X6C写入0x00）
这里还有一个寄存器可以用来检测是否有mpu6050（当AD0接地时，向0x75读取数据则返回0x68;当AD0接VCC时,向0x75读取数据则返回0x69）
以上是初始化的部分，初始化完成之后开始读取数据。
读取温度的地址
读取陀螺仪测量值（原始值）分别有X/Y/Z轴的数据
读取加速度计测量值（原始值）分别有X/Y/Z轴的数据
2、引脚选择
3.2引脚选择
模块接线图
3.3移植至工程
工程模板参考入门手册的工程模板
移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_mpu6050.c与bsp_mpu6050.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_mpu6050.c中，编写如下代码。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "bsp_mpu6050.h"#include "stdio.h"/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050_GPIO_Init* 函 数 说 明：MPU6050的引脚初始化* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void MPU6050_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体RCC_MPU6050_ENABLE(); // 使能GPIO时钟GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SCL|GPIO_SDA; // GPIO引脚GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 输出速度高GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct); // 初始化}/******************************************************************* 函 数 名 称：IIC_Start* 函 数 说 明：IIC起始时序* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void IIC_Start(void){SDA_OUT();SCL(1);SDA(0);SDA(1);delay_us(5);SDA(0);delay_us(5);SCL(0);}/******************************************************************* 函 数 名 称：IIC_Stop* 函 数 说 明：IIC停止信号* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void IIC_Stop(void){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);SCL(1);delay_us(5);SDA(1);delay_us(5);}/******************************************************************* 函 数 名 称：IIC_Send_Ack* 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号* 函 数 形 参：0发送应答 1发送非应答* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void IIC_Send_Ack(unsigned char ack){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);delay_us(5);if(!ack) SDA(0);else SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);SDA(1);}/******************************************************************* 函 数 名 称：I2C_WaitAck* 函 数 说 明：等待从机应答* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：0有应答 1超时无应答* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/unsigned char I2C_WaitAck(void){char ack = 0;unsigned char ack_flag = 10;SCL(0);SDA(1);SDA_IN();SCL(1);while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) ){ack_flag--;delay_us(5);}if( ack_flag <= 0 ){IIC_Stop();return 1;}else{SCL(0);SDA_OUT();}return ack;}/******************************************************************* 函 数 名 称：Send_Byte* 函 数 说 明：写入一个字节* 函 数 形 参：dat要写人的数据* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void Send_Byte(uint8_t dat){int i = 0;SDA_OUT();SCL(0);//拉低时钟开始数据传输for( i = 0; i < 8; i++ ){SDA( (dat & 0x80) >> 7 );delay_us(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);delay_us(5);dat<<=1;}}/******************************************************************* 函 数 名 称：Read_Byte* 函 数 说 明：IIC读时序* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：读到的数据* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/unsigned char Read_Byte(void){unsigned char i,receive=0;SDA_IN();//SDA设置为输入for(i=0;i<8;i++ ){SCL(0);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);receive<<=1;if( SDA_GET() ){receive|=1;}delay_us(5);}SCL(0);return receive;}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050_WriteReg* 函 数 说 明：IIC连续写入数据* 函 数 形 参：addr器件地址 regaddr寄存器地址 num要写入的长度 regdata写入的数据地址* 函 数 返 回：0=读取成功 其他=读取失败* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/char MPU6050_WriteReg(uint8_t addr,uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t *regdata){uint16_t i = 0;IIC_Start();Send_Byte((addr<<1)|0);if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 1;}Send_Byte(regaddr);if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 2;}for(i=0;i<num;i++){Send_Byte(regdata[i]);if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return (3+i);}}IIC_Stop();return 0;}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050_ReadData* 函 数 说 明：IIC连续读取数据* 函 数 形 参：addr器件地址 regaddr寄存器地址 num要读取的长度 Read读取到的数据要存储的地址* 函 数 返 回：0=读取成功 其他=读取失败* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/char MPU6050_ReadData(uint8_t addr, uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t* Read){uint8_t i;IIC_Start();Send_Byte((addr<<1)|0);if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 1;}Send_Byte(regaddr);if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 2;}IIC_Start();Send_Byte((addr<<1)|1);if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 3;}for(i=0;i<(num-1);i++){Read[i]=Read_Byte();IIC_Send_Ack(0);}Read[i]=Read_Byte();IIC_Send_Ack(1);IIC_Stop();return 0;}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU_Set_Gyro_Fsr* 函 数 说 明：设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围* 函 数 形 参：fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps* 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/uint8_t MPU_Set_Gyro_Fsr(uint8_t fsr){return MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_GYRO_CFG_REG,1,(uint8_t*)(fsr<<3)); //设置陀螺仪满量程范围}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU_Set_Accel_Fsr* 函 数 说 明：设置MPU6050加速度传感器满量程范围* 函 数 形 参：fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g* 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/uint8_t MPU_Set_Accel_Fsr(uint8_t fsr){return MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_ACCEL_CFG_REG,1,(uint8_t*)(fsr<<3)); //设置加速度传感器满量程范围}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU_Set_LPF* 函 数 说 明：设置MPU6050的数字低通滤波器* 函 数 形 参：lpf:数字低通滤波频率(Hz)* 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/uint8_t MPU_Set_LPF(uint16_t lpf){uint8_t data=0;if(lpf>=188)data=1;else if(lpf>=98)data=2;else if(lpf>=42)data=3;else if(lpf>=20)data=4;else if(lpf>=10)data=5;else data=6;return data=MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_CFG_REG,1,&data);//设置数字低通滤波器}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU_Set_Rate* 函 数 说 明：设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)* 函 数 形 参：rate:4~1000(Hz) 初始化中rate取50* 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate){uint8_t data;if(rate>1000)rate=1000;if(rate<4)rate=4;data=1000/rate-1;data=MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_SAMPLE_RATE_REG,1,&data); //设置数字低通滤波器return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050ReadGyro* 函 数 说 明：读取陀螺仪数据* 函 数 形 参：陀螺仪数据存储地址* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void MPU6050ReadGyro(short *gyroData){uint8_t buf[6];uint8_t reg = 0;//MPU6050_GYRO_OUT = MPU6050陀螺仪数据寄存器地址//陀螺仪数据输出寄存器总共由6个寄存器组成，//输出X/Y/Z三个轴的陀螺仪传感器数据，高字节在前，低字节在后。//每一个轴16位，按顺序为xyzreg = MPU6050_ReadData(0x68,MPU6050_GYRO_OUT,6,buf);if( reg == 0 ){gyroData[0] = (buf[0] << 8) | buf[1];gyroData[1] = (buf[2] << 8) | buf[3];gyroData[2] = (buf[4] << 8) | buf[5];}}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050ReadAcc* 函 数 说 明：读取加速度数据* 函 数 形 参：加速度数据存储地址* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void MPU6050ReadAcc(short *accData){uint8_t buf[6];uint8_t reg = 0;//MPU6050_ACC_OUT = MPU6050加速度数据寄存器地址//加速度传感器数据输出寄存器总共由6个寄存器组成，//输出X/Y/Z三个轴的加速度传感器值，高字节在前，低字节在后。reg = MPU6050_ReadData(0x68, MPU6050_ACC_OUT, 6, buf);if( reg == 0){accData[0] = (buf[0] << 8) | buf[1];accData[1] = (buf[2] << 8) | buf[3];accData[2] = (buf[4] << 8) | buf[5];}}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050_GetTemp* 函 数 说 明：读取MPU6050上的温度* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：温度值单位为℃* 作 者：LC* 备 注：温度换算公式为：Temperature = 36.53 + regval/340******************************************************************/float MPU6050_GetTemp(void){short temp3;uint8_t buf[2];float Temperature = 0;MPU6050_ReadData(0x68,MPU6050_RA_TEMP_OUT_H,2,buf);temp3= (buf[0] << 8) | buf[1];Temperature=((double) temp3/340.0)+36.53;return Temperature;}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050ReadID* 函 数 说 明：读取MPU6050的器件地址* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：0=检测不到MPU6050 1=能检测到MPU6050* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/uint8_t MPU6050ReadID(void){unsigned char Re[2] = {0};//器件ID寄存器 = 0x75printf("mpu=%drn",MPU6050_ReadData(0x68,0X75,1,Re)); //读器件地址if (Re[0] != 0x68){printf("检测不到 MPU6050 模块");return 1;}else{printf("MPU6050 ID = %xrn",Re[0]);return 0;}}/******************************************************************* 函 数 名 称：MPU6050_Init* 函 数 说 明：MPU6050初始化* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：0成功 1没有检测到MPU6050* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/char MPU6050_Init(void){MPU6050_GPIO_Init();delay_ms(10);//复位6050MPU6050_WriteReg(0x68,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, 1,(uint8_t*)(0x80));delay_ms(100);//电源管理寄存器//选择X轴陀螺作为参考PLL的时钟源，设置CLKSEL=001MPU6050_WriteReg(0x68,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1,1, (uint8_t*)(0x00));MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺仪传感器,±2000dpsMPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度传感器,±2gMPU_Set_Rate(50);MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_INT_EN_REG , 1,(uint8_t*)0x00); //关闭所有中断MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_USER_CTRL_REG,1,(uint8_t*)0x00); //I2C主模式关闭MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_FIFO_EN_REG,1,(uint8_t*)0x00); //关闭FIFOMPU6050_WriteReg(0x68,MPU_INTBP_CFG_REG,1,(uint8_t*)0X80); //INT引脚低电平有效if( MPU6050ReadID() == 0 )//检查是否有6050{MPU6050_WriteReg(0x68,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, 1,(uint8_t*)0x01);//设置CLKSEL,PLL X轴为参考MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_PWR_MGMT2_REG, 1,(uint8_t*)0x00);//加速度与陀螺仪都工作MPU_Set_Rate(50);return 1;}return 0;}
在文件bsp_mpu6050.h中，编写如下代码。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#ifndef _BSP_MPU6050_H_#define _BSP_MPU6050_H_#include "board.h"//端口移植#define RCC_MPU6050_ENABLE() __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()#define PORT_MPU6050 CW_GPIOB#define GPIO_SDA GPIO_PIN_8#define GPIO_SCL GPIO_PIN_9//设置SDA输出模式#define SDA_OUT() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct);}//设置SDA输入模式#define SDA_IN() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct);}//获取SDA引脚的电平变化#define SDA_GET() GPIO_ReadPin(PORT_MPU6050, GPIO_SDA)//SDA与SCL输出#define SDA(x) GPIO_WritePin(PORT_MPU6050, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )#define SCL(x) GPIO_WritePin(PORT_MPU6050, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )//MPU6050的AD0是IIC地址引脚，接地则IIC地址为0x68,接VCC则IIC地址为0x69#define MPU6050_RA_SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率 地址#define MPU6050_RA_CONFIG 0x1A //设置数字低通滤波器 地址#define MPU6050_RA_GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪配置寄存器#define MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG 0x1C //加速度传感器配置寄存器#define MPU_INT_EN_REG 0X38 //中断使能寄存器#define MPU_USER_CTRL_REG 0X6A //用户控制寄存器#define MPU_FIFO_EN_REG 0X23 //FIFO使能寄存器#define MPU_PWR_MGMT2_REG 0X6C //电源管理寄存器2#define MPU_GYRO_CFG_REG 0X1B //陀螺仪配置寄存器#define MPU_ACCEL_CFG_REG 0X1C //加速度计配置寄存器#define MPU_CFG_REG 0X1A //配置寄存器#define MPU_SAMPLE_RATE_REG 0X19 //采样频率分频器#define MPU_INTBP_CFG_REG 0X37 //中断/旁路设置寄存器#define MPU6050_RA_PWR_MGMT_1 0x6B#define MPU6050_RA_PWR_MGMT_2 0x6C#define MPU6050_WHO_AM_I 0x75#define MPU6050_SMPLRT_DIV 0 //8000Hz#define MPU6050_DLPF_CFG 0#define MPU6050_GYRO_OUT 0x43 //MPU6050陀螺仪数据寄存器地址#define MPU6050_ACC_OUT 0x3B //MPU6050加速度数据寄存器地址#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_H 0x41 //温度高位#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_L 0x42 //温度低位#define MPU_ACCEL_XOUTH_REG 0X3B //加速度值,X轴高8位寄存器#define MPU_ACCEL_XOUTL_REG 0X3C //加速度值,X轴低8位寄存器#define MPU_ACCEL_YOUTH_REG 0X3D //加速度值,Y轴高8位寄存器#define MPU_ACCEL_YOUTL_REG 0X3E //加速度值,Y轴低8位寄存器#define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG 0X3F //加速度值,Z轴高8位寄存器#define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG 0X40 //加速度值,Z轴低8位寄存器#define MPU_TEMP_OUTH_REG 0X41 //温度值高八位寄存器#define MPU_TEMP_OUTL_REG 0X42 //温度值低8位寄存器#define MPU_GYRO_XOUTH_REG 0X43 //陀螺仪值,X轴高8位寄存器#define MPU_GYRO_XOUTL_REG 0X44 //陀螺仪值,X轴低8位寄存器#define MPU_GYRO_YOUTH_REG 0X45 //陀螺仪值,Y轴高8位寄存器#define MPU_GYRO_YOUTL_REG 0X46 //陀螺仪值,Y轴低8位寄存器#define MPU_GYRO_ZOUTH_REG 0X47 //陀螺仪值,Z轴高8位寄存器#define MPU_GYRO_ZOUTL_REG 0X48 //陀螺仪值,Z轴低8位寄存器char MPU6050_WriteReg(uint8_t addr,uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t *regdata);char MPU6050_ReadData(uint8_t addr, uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t* Read);char MPU6050_Init(void);void MPU6050ReadGyro(short *gyroData);void MPU6050ReadAcc(short *accData);float MPU6050_GetTemp(void);uint8_t MPU6050ReadID(void);#endif
移植完成以上文件后，只是完成了获取陀螺仪和加速度的原始数据，我们是希望获取到角度数据。
因为MPU6050内部带有DMP处理单元，加上官方提供了比较完整的运动处理驱动库，大大降低了我们的编程和对数据的处理难度。我们可以将各个运动的参数计算，如旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据，通过调用运动处理驱动库函数，直接读取出数据来。
这里提供官方的运动处理驱动库，分别需要用到“inv_mpu.h”、“inv_mpu.c”、“dmpKey.h”、“dmpmap.h“、“inv_mpu_dmp_motion_driver.h”、“inv_mpu_dmp_motion_driver.c”等六个文件。已经移植完成并适配开发板的官方库文件，见下方的文件下载。
下载链接
链接：https://pan.baidu.com/s/1zNmYa1-i6YtL5Wi0xuTtxA?pwd=LCKF 提取码：LCKF
下载完成之后，复制到bsp文件夹下
然后我们导入工程
动图过大无法导入，请移步网页查看
https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dwx-cw32f030c8t6/module/sensor/mpu6050-six-axis-sensor.html
04移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_mpu6050.h"#include "inv_mpu.h"int32_t main(void){board_init(); // 开发板初始化uart1_init(115200); // 串口1波特率115200float pitch=0,roll=0,yaw=0; //欧拉角printf("startrn");//MPU6050初始化MPU6050_Init();//DMP初始化while( mpu_dmp_init() ){printf("dmp errorrn");delay_ms(200);}printf("Initialization Data Succeed rn");while(1){//获取欧拉角if( mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw) == 0 ){printf("rnpitch =%.2frn", pitch);printf("rnroll =%.2frn", roll);printf("rnyaw =%.2frn", yaw);}delay_ms(20);//根据设置的采样率，不可设置延时过大}}
移植现象：串口输出偏航角、俯仰角、翻滚角。
模块移植成功案例代码：
链接：https://pan.baidu.com/s/1Ts1A7Eqng7yCa2YabmI6_A?pwd=LCKF
提取码：LCKF
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