STM32CubeMX-H7-12-IIC读写MPU6050模块（中）-MPU6050模块详解以及软件IIC驱动

企业开发 2025-04-10 00:43
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前言

上一篇我们已经完成对IIC代码基本框架的编写，以及获取MPU6050的ID，接下来我们逐一分析这个模块的功能，并用IIC驱动

建议看完上一篇再来看这篇

MPU6050寄存器介绍

1.电源管理寄存器（PWR_MGMT_1，地址：0x6B）

         

     我们要对0x6b这个地址给0以唤醒

    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, PWR_MGMT_1, 0x00);  // 唤醒 MPU6050

    2.陀螺仪配置寄存器（GYRO_CONFIG，地址：0x1B）

    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_CONFIG, 0x18);  // 设置陀螺仪自检及测量范围

    选择满量程为±2000°/s

    3.加速度计配置寄存器（ACCEL_CONFIG，地址：0x1C）

        IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_CONFIG, 0x18);  // 设置加速度计自检、测量范围及高通滤波频率

    加速度计配置寄存器，选择满量程为±16g

    4.加速度计数据寄存器

           等会获取加速度的时候会用，主要获取加速度

    5.陀螺仪数据寄存器

    等会获取角度的时候会用，主要获取角度

    6.中断使能寄存器（INT_ENABLE，地址：0x38）

            看情况使用

    7.采样率分频寄存器（SMPLRT_DIV，地址：0x19）

    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, SMPLRT_DIV, 0x09);  // 设置采样率分频

    8.CONFIG 寄存器主要用于配置 MPU6050 的外部帧同步（FSYNC）引脚输入以及数字低通滤波器（DLPF），以此来改善传感器数据的噪声性能和采样延迟。

    位 名称 描述 配置效果
    7 - 3 保留 这些位为保留位，用户不应进行设置，一般默认置为 0。 -
    2 EXT_SYNC_SET[2:0] 用于配置外部帧同步（FSYNC）引脚输入。
    - 000：无 FSYNC 输入
    - 001：FSYNC 引脚输入同步加速度计采样
    - 010：FSYNC 引脚输入同步陀螺仪 X 轴采样
    - 011：FSYNC 引脚输入同步陀螺仪 Y 轴采样
    - 100：FSYNC 引脚输入同步陀螺仪 Z 轴采样
    - 101：FSYNC 引脚输入同步温度传感器采样
    - 110：保留
    - 111：保留    		 可利用外部信号对特定传感器的采样进行同步，从而保证多个传感器采样时间的一致性。
    1 - 0 DLPF_CFG[1:0] 用于配置数字低通滤波器（DLPF）的设置。
    - 000：带宽 260Hz，延迟 0.98ms，陀螺仪输出率 8kHz
    - 001：带宽 184Hz，延迟 2.9ms，陀螺仪输出率 1kHz
    - 010：带宽 94Hz，延迟 3.9ms，陀螺仪输出率 1kHz
    - 011：带宽 44Hz，延迟 5.9ms，陀螺仪输出率 1kHz
    - 100：带宽 21Hz，延迟 9.9ms，陀螺仪输出率 1kHz
    - 101：带宽 10Hz，延迟 17.85ms，陀螺仪输出率 1kHz
    - 110：带宽 5Hz，延迟 33.48ms，陀螺仪输出率 1kHz
    - 111：保留    		 通过选择不同的滤波器配置，可以在噪声抑制和数据延迟之间进行权衡。较高的带宽会减少延迟，但可能会引入更多噪声；较低的带宽则能有效抑制噪声，但会增加数据延迟。

    MPU6050模块功能指令使用-函数封装

    1.指令寄存器的宏定义

    #define M_PI 3.14
#define SMPLRT_DIV   0x19  // 采样率分频，典型值：0x07(125Hz) */
#define CONFIG       0x1A  // 低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz) */
#define GYRO_CONFIG  0x1B  // 陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s) */
#define ACCEL_CONFIG 0x1C  // 加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x01(不自检，2G，5Hz) */

#define ACCEL_XOUT_H 0x3B  // 存储最近的X轴、Y轴、Z轴加速度感应器的测量值 */
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40

#define TEMP_OUT_H   0x41  // 存储的最近温度传感器的测量值 */
#define TEMP_OUT_L   0x42

#define GYRO_XOUT_H  0x43  // 存储最近的X轴、Y轴、Z轴陀螺仪感应器的测量值 */
#define GYRO_XOUT_L  0x44 
#define GYRO_YOUT_H  0x45
#define GYRO_YOUT_L  0x46
#define GYRO_ZOUT_H  0x47
#define GYRO_ZOUT_L  0x48

#define PWR_MGMT_1   0x6B   // 电源管理，典型值：0x00(正常启用) */
#define PWR_MGMT_2   0x6C   // 电源管理，典型值：0x00(正常启用) */
#define WHO_AM_I     0x75 	// IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读) */

// HAL库的读写只需要使用7位地址
#define MPU6050_ADDR_AD0_LOW 0x68	// AD0低电平时7位地址为0X68 iic写时许发送0XD0
#define MPU6050_ADDR_AD0_HIGH 0x69

    2.初始化的基本配置

            根据上面的自己配置下寄存器就好

    // MPU6050 初始化函数
uint8_t MPU6050_Init(void) {
    IIC_Init();  // 初始化 I2C 总线
    // 唤醒 MPU6050
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, PWR_MGMT_1, 0x00); 
    HAL_Delay(100);  // 等待唤醒

    // 设置采样率分频
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, SMPLRT_DIV, 0x07); 
    // 设置低通滤波器
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, CONFIG, 0x06); 
    // 设置陀螺仪量程 ±250°/s
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_CONFIG, 0x00); 
    // 设置加速度计量程 ±2g
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_CONFIG, 0x00); 

    HAL_Delay(100);  // 等待传感器稳定
    return 0;
}

    3.获取模块ID

    // 读取 MPU6050 的设备 ID
uint8_t MPU6050_GetDeviceID(void) {
    uint8_t data;
    data=IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, WHO_AM_I);  // 读取设备 ID 寄存器
	return data;  // 返回设备 ID	
}

    上篇文章提到过，返回设备ID

    4.获取温度

    float MPU6050_GET_Tempure(void)
{
    uint16_t temp;  // 用于存储温度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, TEMP_OUT_H);  // 读取温度传感器高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, TEMP_OUT_L);  // 读取温度传感器低字节
    temp = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)temp / 340.0 + 36.53-200;  // 计算温度值并返回
}

    手册上是没有-200的，但是我的温度都显示两百多，减去200后看起来正常，大家根据具体情况把这个-200修改，补偿值修改到正常

    5.获取X轴加速度

    float MPU6050_GetAccelX(void) {
    int16_t accel;  // 用于存储加速度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_XOUT_H);  // 读取加速度传感器 X 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_XOUT_L);  // 读取加速度传感器 X 轴低字节
    accel = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)accel / 16384.0;  // 计算加速度值并返回
}

    6.获取Y轴加速度

    float MPU6050_GetAccelY(void) {
    int16_t accel;  // 用于存储加速度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_YOUT_H);  // 读取加速度传感器 Y 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_YOUT_L);  // 读取加速度传感器 Y 轴低字节
    accel = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)accel / 16384.0;  // 计算加速度值并返回	
}

    7.获取z轴加速度

    float MPU6050_GetAccelZ(void) {
    int16_t accel;  // 用于存储加速度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_ZOUT_H);  // 读取加速度传感器 Z 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_ZOUT_L);  // 读取加速度传感器 Z 轴低字节
    accel = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)accel / 16384.0;  // 计算加速度值并返回
}

    8.获取x的角度

    float MPU6050_GetAngleX(void) {
    int16_t gyro;  // 用于存储陀螺仪数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_XOUT_H);  // 读取陀螺仪 X 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_XOUT_L);  // 读取陀螺仪 X 轴低字节
    gyro = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)gyro / 131.0;  // 计算角速度值并返回	
}

    9.获取y的角度

    float MPU6050_GetAngleY(void) {
    int16_t gyro;  // 用于存储陀螺仪数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_YOUT_H);  // 读取陀螺仪 Y 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_YOUT_L);  // 读取陀螺仪 Y 轴低字节
    gyro = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)gyro / 131.0;  // 计算角速度值并返回
}

    10.获取z轴角度

    float MPU6050_GetAngleZ(void) {
    int16_t gyro;  // 用于存储陀螺仪数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_ZOUT_H);  // 读取陀螺仪 Z 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_ZOUT_L);  // 读取陀螺仪 Z 轴低字节
    gyro = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)gyro / 131.0;  // 计算角速度值并返回
}

    完整代码

    .c

    #include "MPU6050.h"
#include "math.h"
#include "SOFT_IIC.h"
#include <stdio.h>
// MPU6050 初始化函数
uint8_t MPU6050_Init(void) {
    IIC_Init();  // 初始化 I2C 总线
    // 唤醒 MPU6050
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, PWR_MGMT_1, 0x00); 
    HAL_Delay(100);  // 等待唤醒

    // 设置采样率分频
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, SMPLRT_DIV, 0x07); 
    // 设置低通滤波器
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, CONFIG, 0x06); 
    // 设置陀螺仪量程 ±250°/s
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_CONFIG, 0x00); 
    // 设置加速度计量程 ±2g
    IIC_Write_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_CONFIG, 0x00); 

    HAL_Delay(100);  // 等待传感器稳定
    return 0;
}

// 读取 MPU6050 的设备 ID
uint8_t MPU6050_GetDeviceID(void) {
    uint8_t data;
    data=IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, WHO_AM_I);  // 读取设备 ID 寄存器
	return data;  // 返回设备 ID	
}

float MPU6050_GET_Tempure(void)
{
    int16_t temp;  // 用于存储温度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, TEMP_OUT_H);  // 读取温度传感器高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, TEMP_OUT_L);  // 读取温度传感器低字节
    temp = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)temp / 340.0 + 36.53-200;  // 计算温度值并返回
}

float MPU6050_GetAccelX(void) {
    int16_t accel;  // 用于存储加速度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_XOUT_H);  // 读取加速度传感器 X 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_XOUT_L);  // 读取加速度传感器 X 轴低字节
    accel = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)accel / 16384.0;  // 计算加速度值并返回
}

float MPU6050_GetAccelY(void) {
    int16_t accel;  // 用于存储加速度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_YOUT_H);  // 读取加速度传感器 Y 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_YOUT_L);  // 读取加速度传感器 Y 轴低字节
    accel = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)accel / 16384.0;  // 计算加速度值并返回	
}

float MPU6050_GetAccelZ(void) {
    int16_t accel;  // 用于存储加速度传感器数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_ZOUT_H);  // 读取加速度传感器 Z 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, ACCEL_ZOUT_L);  // 读取加速度传感器 Z 轴低字节
    accel = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)accel / 16384.0;  // 计算加速度值并返回
}

float MPU6050_GetAngleX(void) {
    int16_t gyro;  // 用于存储陀螺仪数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_XOUT_H);  // 读取陀螺仪 X 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_XOUT_L);  // 读取陀螺仪 X 轴低字节
    gyro = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)gyro / 131.0;  // 计算角速度值并返回	
}

float MPU6050_GetAngleY(void) {
    int16_t gyro;  // 用于存储陀螺仪数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_YOUT_H);  // 读取陀螺仪 Y 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_YOUT_L);  // 读取陀螺仪 Y 轴低字节
    gyro = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)gyro / 131.0;  // 计算角速度值并返回
}

float MPU6050_GetAngleZ(void) {
    int16_t gyro;  // 用于存储陀螺仪数据
    uint8_t H,L;  // 用于存储高字节和低字节的数据
    H = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_ZOUT_H);  // 读取陀螺仪 Z 轴高字节
    L = IIC_Read_REG(MPU6050_ADDR_AD0_LOW, GYRO_ZOUT_L);  // 读取陀螺仪 Z 轴低字节
    gyro = (H << 8) | L;  // 将高字节和低字节合并为一个 16 位数据
    return (float)gyro / 131.0;  // 计算角速度值并返回
}

    .h

    #ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H

#include "main.h"
#define M_PI 3.14
#define SMPLRT_DIV   0x19  // 采样率分频，典型值：0x07(125Hz) */
#define CONFIG       0x1A  // 低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz) */
#define GYRO_CONFIG  0x1B  // 陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s) */
#define ACCEL_CONFIG 0x1C  // 加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x01(不自检，2G，5Hz) */

#define ACCEL_XOUT_H 0x3B  // 存储最近的X轴、Y轴、Z轴加速度感应器的测量值 */
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40

#define TEMP_OUT_H   0x41  // 存储的最近温度传感器的测量值 */
#define TEMP_OUT_L   0x42

#define GYRO_XOUT_H  0x43  // 存储最近的X轴、Y轴、Z轴陀螺仪感应器的测量值 */
#define GYRO_XOUT_L  0x44 
#define GYRO_YOUT_H  0x45
#define GYRO_YOUT_L  0x46
#define GYRO_ZOUT_H  0x47
#define GYRO_ZOUT_L  0x48

#define PWR_MGMT_1   0x6B   // 电源管理，典型值：0x00(正常启用) */
#define PWR_MGMT_2   0x6C   // 电源管理，典型值：0x00(正常启用) */
#define WHO_AM_I     0x75 	// IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读) */

// HAL库的读写只需要使用7位地址
#define MPU6050_ADDR_AD0_LOW 0x68	// AD0低电平时7位地址为0X68 iic写时时发送0XD0
#define MPU6050_ADDR_AD0_HIGH 0x69	

// 函数声明
uint8_t MPU6050_Init(void);
uint8_t MPU6050_GetDeviceID(void);
float MPU6050_GET_Tempure(void);
float MPU6050_GetAccelX(void);
float MPU6050_GetAccelY(void);
float MPU6050_GetAccelZ(void);
float MPU6050_GetAngleX(void);
float MPU6050_GetAngleY(void);
float MPU6050_GetAngleZ(void);

#endif

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