MPU6050
MPU-60X0 是全球首例 9軸運動處理傳感器。它集成了 3軸 MEMS陀螺儀， 3軸 MEMS
加速度計，以及一個可擴展的數字運動處理器 DMP（Digital Motion Processor），可用 I2C
接口連接一個第三方的數字傳感器，比如磁力計。擴展之後就可以通過其 I2C或 SPI接口
輸出一個 9 軸的信號（SPI接口僅在 MPU-6000可用）。 MPU-60X0也可以通過其 I2C接口
連接非慣性的數字傳感器，比如壓力傳感器。
MPU-60X0 對陀螺儀和加速度計分別用了三個 16位的 ADC，將其測量的模擬量轉化
為可輸出的數字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運動，傳感器的測量範圍都是用戶可控的，
陀螺儀可測範圍為±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度計可測範圍為±2，±4，±8，±16g
對MPU6050的配置主要需要1.上電檢測芯片序列號,自檢 2.設定加速度陀螺儀的閾值和檢測頻率3.設定外部鏈接設備的驅動模式以及地址4.設定中斷模式,比如要打開自由落體中斷需要的設置,數據準備好中斷需要的設置等5.設定電源管理模式,防止進入休眠6.循環讀取數據
MPU輸出一共三種數據,包括陀螺儀輸出加速度傳感器輸出和溫度輸出,溫度輸出需要計算,計算方法是讀出16位溫度數據temp,然後temp/340.0 + 36.53
另外,中斷引腳的模式也是可以配置的,詳細的說明在MPU6050驅動的頭文件中有,包含每一個寄存器的說明,請查看源碼,如下
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MPU6050.h
#ifndef __MPU6050_H_
#define __MPU6050_H_
#include "common.h"
#include "ioremap.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "uart.h"
#define MPU_ACK_WAIT_TIME 200 //us
#define MPU6050_ADDRESS_AD0_LOW 0xD0 // AD0為低的時候設備的寫地址
#define MPU6050_ADDRESS_AD0_HIGH 0XD1 // AD0為高的時候設備的寫地址
#define MPU_ADDR 0xD0 //IIC寫入時的地址字節數據
#define MPU_DEBUG 1
//技術文檔未公佈的寄存器 主要用於官方DMP操作
#define MPU6050_RA_XG_OFFS_TC 0x00 //[bit7] PWR_MODE, [6:1] XG_OFFS_TC, [bit 0] OTP_BNK_VLD
#define MPU6050_RA_YG_OFFS_TC 0x01 //[7] PWR_MODE, [6:1] YG_OFFS_TC, [0] OTP_BNK_VLD
//bit7的定義,當設置為1,輔助I2C總線高電平是VDD。當設置為0,輔助I2C總線高電平是VLOGIC
#define MPU6050_RA_ZG_OFFS_TC 0x02 //[7] PWR_MODE, [6:1] ZG_OFFS_TC, [0] OTP_BNK_VLD
#define MPU6050_RA_X_FINE_GAIN 0x03 //[7:0] X_FINE_GAIN
#define MPU6050_RA_Y_FINE_GAIN 0x04 //[7:0] Y_FINE_GAIN
#define MPU6050_RA_Z_FINE_GAIN 0x05 //[7:0] Z_FINE_GAIN
#define MPU6050_RA_XA_OFFS_H 0x06 //[15:0] XA_OFFS 兩個寄存器合在一起
#define MPU6050_RA_XA_OFFS_L_TC 0x07
#define MPU6050_RA_YA_OFFS_H 0x08 //[15:0] YA_OFFS 兩個寄存器合在一起
#define MPU6050_RA_YA_OFFS_L_TC 0x09
#define MPU6050_RA_ZA_OFFS_H 0x0A //[15:0] ZA_OFFS 兩個寄存器合在一起
#define MPU6050_RA_ZA_OFFS_L_TC 0x0B
#define MPU6050_RA_XG_OFFS_USRH 0x13 //[15:0] XG_OFFS_USR 兩個寄存器合在一起
#define MPU6050_RA_XG_OFFS_USRL 0x14
#define MPU6050_RA_YG_OFFS_USRH 0x15 //[15:0] YG_OFFS_USR 兩個寄存器合在一起
#define MPU6050_RA_YG_OFFS_USRL 0x16
#define MPU6050_RA_ZG_OFFS_USRH 0x17 //[15:0] ZG_OFFS_USR 兩個寄存器合在一起
#define MPU6050_RA_ZG_OFFS_USRL 0x18
/*陀螺儀的採樣頻率*/
/*傳感器的寄存器輸出,FIFO輸出,DMP採樣、運動檢測、
*零運動檢測和自由落體檢測都是基於採樣率。
*通過SMPLRT_DIV把陀螺儀輸出率分頻即可得到採樣率
*採樣率=陀螺儀輸出率/ (1 + SMPLRT_DIV)
*禁用DLPF的情況下(DLPF_CFG = 0或7) ，陀螺儀輸出率= 8 khz
*在啟用DLPF(見寄存器26)時，陀螺儀輸出率= 1 khz
*加速度傳感器輸出率是1 khz。這意味著,採樣率大於1 khz時,
*同一個加速度傳感器的樣品可能會多次輸入到FIFO、DMP和傳感器寄存器*/
#define MPU6050_RA_SMPLRT_DIV 0x19 //[0-7] 陀螺儀輸出分頻採樣率
/*配置外部引腳採樣和DLPF數字低通濾波器*/
#define MPU6050_RA_CONFIG 0x1A
//bit5-bit3 一個連接到FSYNC端口的外部信號可以通過配置EXT_SYNC_SET來採樣
// 也就是說,這裡設置之後,FSYNC的電平0或1進入最終數據寄存器,具體如下
// 0 不使用 1 FSYNC電平進入所有數據寄存器 2 FSYNC電平進入GYRO_XOUT_L 3 FSYNC電平進入GYRO_YOUT_L
// 4 FSYNC電平進入GYRO_ZOUT_L 5 FSYNC電平進入ACCEL_XOUT_L 6 FSYNC電平進入ACCEL_YOUT_L
// 7 FSYNC電平進入SYNC_ACCEL_ZOUT_L
//bit2-bit0 數字低通濾波器 用於濾除高頻幹擾 高於這個頻率的幹擾被濾除掉
/*對應關係如下
* * | 加速度傳感器 | 陀螺儀
* * DLPF_CFG | 帶寬 | 延遲 | 帶寬 | 延遲 | 採樣率
* -------------+--------+-------+--------+------+-------------
* 0 | 260Hz | 0ms | 256Hz | 0.98ms | 8kHz
* 1 | 184Hz | 2.0ms | 188Hz | 1.9ms | 1kHz
* 2 | 94Hz | 3.0ms | 98Hz | 2.8ms | 1kHz
* 3 | 44Hz | 4.9ms | 42Hz | 4.8ms | 1kHz
* 4 | 21Hz | 8.5ms | 20Hz | 8.3ms | 1kHz
* 5 | 10Hz | 13.8ms | 10Hz | 13.4ms | 1kHz
* 6 | 5Hz | 19.0ms | 5Hz | 18.6ms | 1kHz
* 7 | Reserved | Reserved | Reserved
* */
/*陀螺儀的配置,主要是配置陀螺儀的量程與自檢(通過相應的位7 6 5 開啟自檢)*/
#define MPU6050_RA_GYRO_CONFIG 0x1B
//bit4-bit3 量程設置如下
// 0 = +/- 250 度/秒
// 1 = +/- 500 度/秒
// 2 = +/- 1000 度/秒
// 3 = +/- 2000 度/秒*/
/*加速度計的配置,主要是配置加速度計的量程與自檢(通過相應的位7 6 5 開啟自檢)
*另外,還能配置系統的高通濾波器*/
#define MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG 0x1C
//bit7 啟動X自檢 加速度計的自檢
//bit6 啟動Y自檢
//bit5 啟動Z自檢
//bit4-bit3 加速度傳感器的量程配置
// 0 = +/- 2g
// 1 = +/- 4g
// 2 = +/- 8g
// 3 = +/- 16g*/
//bit0到bit2 加速度傳感器的高通濾波器
/*DHPF是在路徑中連接於運動探測器(自由落體,運動閾值,零運動)的一個濾波器模塊。
*高通濾波器的輸出值不在數據寄存器中
*高通濾波器有三種模式：
*重置:在一個樣本中將濾波器輸出值設為零。這有效的禁用了高通濾波器。這種模式可以快速切換濾波器的設置模式。
*開啟:高通濾波器能通過高於截止頻率的信號
*持續:觸發後,過濾器持續當前採樣。過濾器輸出值是輸入樣本和持續樣本之間的差異
*設置值如下所示
* ACCEL_HPF | 高通濾波模式| 截止頻率
* ----------+-------------+------------------
* 0 | Reset | None
* 1 | On | 5Hz
* 2 | On | 2.5Hz
* 3 | On | 1.25Hz
* 4 | On | 0.63Hz
* 7 | Hold | None
*/
#define MPU6050_RA_FF_THR 0x1D
/*自由落體加速度的閾值
*這個寄存器為自由落體的閾值檢測進行配置。
*FF_THR的單位是1LSB = 2mg。當加速度傳感器測量而得的三個軸的絕對值
*都小於檢測閾值時，就可以測得自由落體值。這種情況下，(加速度計每次檢測到就+1以下,所以還要依靠加速度採樣率)
*自由落體時間計數器計數一次 (寄存器30)。當自由落體時間計數器達到
*FF_DUR中規定的時間時，自由落體被中斷(或發生自由落體中斷)
**/
#define MPU6050_RA_FF_DUR 0x1E
/*
*自由落體加速度的時間閾值
* 這個寄存器為自由落體時間閾值計數器進行配置。
* 時間計數頻率為1 khz,因此FF_DUR的單位是 1 LSB = 1毫秒。
* 當加速度器測量而得的絕對值都小於檢測閾值時，
* 自由落體時間計數器計數一次。當自由落體時間計數器
* 達到該寄存器的規定時間時，自由落體被中斷。
* (或發生自由落體中斷)
* */
#define MPU6050_RA_MOT_THR 0x1F
/*
*運動檢測的加速度閾值
*這個寄存器為運動中斷的閾值檢測進行配置。
*MOT_THR的單位是 1LSB = 2mg。
*當加速度器測量而得的絕對值都超過該運動檢測的閾值時，
*即可測得該運動。這一情況下，運動時間檢測計數器計數一次。
*當運動檢測計數器達到MOT_DUR的規定時間時，運動檢測被中斷。
* 運動中斷表明了被檢測的運動MOT_DETECT_STATUS (Register 97)的軸和極性。
*/
#define MPU6050_RA_MOT_DUR 0x20
/*
*運動檢測時間的閾值。
*這個寄存器為運動中斷的閾值檢測進行配置。
*時間計數器計數頻率為1 kHz ，因此MOT_THR的單位是 1LSB = 1ms。
*當加速度器測量而得的絕對值都超過該運動檢測的閾值時(Register 31)，
*運動檢測時間計數器計數一次。當運動檢測計數器達到該寄存器規定的時間時，
*運動檢測被中斷。
**/
#define MPU6050_RA_ZRMOT_THR 0x21
/*
*零運動檢測加速度閾值。
* 這個寄存器為零運動中斷檢測進行配置。
* ZRMOT_THR的單位是1LSB = 2mg。
* 當加速度器測量而得的三個軸的絕對值都小於檢測閾值時，
* 就可以測得零運動。這種情況下，零運動時間計數器計數一次 (寄存器34)。
* 當自零運動時間計數器達到ZRMOT_DUR (Register 34)中規定的時間時，零運動被中斷。
* 與自由落體或運動檢測不同的是，當零運動首次檢測到以及當零運動檢測不到時，零運動檢測都被中斷。
* 當零運動被檢測到時,其狀態將在MOT_DETECT_STATUS寄存器(寄存器97) 中顯示出來。
* 當運動狀態變為零運動狀態被檢測到時,狀態位設置為1。當零運動狀態變為運動狀態被檢測到時,
* 狀態位設置為0。
**/
#define MPU6050_RA_ZRMOT_DUR 0x22
/*
*零運動檢測的時間閾值
* 這個寄存器為零運動中斷檢測進行時間計數器的配置。
* 時間計數器的計數頻率為16 Hz,因此ZRMOT_DUR的單位是1 LSB = 64 ms。
* 當加速度器測量而得的絕對值都小於檢測器的閾值(Register 33)時，
* 運動檢測時間計數器計數一次。當零運動檢測計數器達到該寄存器規定的時間時，
* 零運動檢測被中斷。
**/
/*
*設備的各種FIFO使能,包括溫度 加速度 陀螺儀 從機
*將相關的數據寫入FIFO緩衝中
**/
#define MPU6050_RA_FIFO_EN 0x23
//bit7 溫度fifo使能
//bit6 陀螺儀Xfifo使能
//bit5 陀螺儀Yfifo使能
//bit4 陀螺儀Zfifo使能
//bit3 加速度傳感器fifo使能
//bit2 外部從設備2fifo使能
//bit1 外部從設備1fifo使能
//bit0 外部從設備0fifo使能
#define MPU6050_RA_I2C_MST_CTRL 0x24
//配置單主機或者多主機下的IIC總線
//bit7 監視從設備總線,看總線是否可用 MULT_MST_EN設置為1時,MPU-60X0的總線仲裁檢測邏輯被打開
//bit6 延遲數據就緒中斷,直達從設備數據也進入主機再觸發 相當於數據同步等待
//bit5 當設置為1時,與Slave3 相連的外部傳感器數據(寄存器73 到寄存器 96)寫入FIFO緩衝中,每次都寫入
//bit4 主機讀取一個從機到下一個從機讀取之間的動作 為0 讀取之間有一個restart,為1 下一次讀取前會有一個重啟,然後
// 一直讀取直到切換寫入或者切換設備
//bit3-bit0 配置MPU作為IIC主機時的時鐘,基於MPU內部8M的分頻
/* I2C_MST_CLK | I2C 主時鐘速度 | 8MHz 時鐘分頻器
* ------------+------------------------+-------------------
* 0 | 348kHz | 23
* 1 | 333kHz | 24
* 2 | 320kHz | 25
* 3 | 308kHz | 26
* 4 | 296kHz | 27
* 5 | 286kHz | 28
* 6 | 276kHz | 29
* 7 | 267kHz | 30
* 8 | 258kHz | 31
* 9 | 500kHz | 16
* 10 | 471kHz | 17
* 11 | 444kHz | 18
* 12 | 421kHz | 19
* 13 | 400kHz | 20
* 14 | 381kHz | 21
* 15 | 364kHz | 22
* */
/**************************MPU鏈接IIC從設備控制寄存器,沒使用從機連接的基本不用考慮這些************************************/
/*指定slave (0-3)的I2C地址
* 注意Bit 7 (MSB)控制了讀/寫模式。如果設置了Bit 7,那麼這是一個讀取操作,
* 如果將其清除,那麼這是一個編寫操作。其餘位(6-0)是slave設備的7-bit設備地址。
* 在讀取模式中,讀取結果是存儲於最低可用的EXT_SENS_DATA寄存器中。
* MPU-6050支持全5個slave，但Slave 4有其特殊功能(getSlave4* 和setSlave4*)。
* 如寄存器25中所述，I2C數據轉換通過採樣率體現。用戶負責確保I2C數據轉換能夠
* 在一個採樣率週期內完成。
* I2C slave數據傳輸速率可根據採樣率來減小。
* 減小的傳輸速率是由I2C_MST_DLY(寄存器52)所決定的。
* slave數據傳輸速率是否根據採樣率來減小是由I2C_MST_DELAY_CTRL (寄存器103)所決定的。
* slave的處理指令是固定的。Slave的處理順序是Slave 1, Slave 2, Slave 3 和 Slave 4。
* 如果某一個Slave被禁用了，那麼它會被自動忽略。
* 每個slave可按採樣率或降低的採樣率來讀取。在有些slave以採樣率讀取有些以減小
* 的採樣率讀取的情況下，slave的讀取順序依舊不變。然而，
* 如果一些slave的讀取速率不能在特定循環中進行讀取，那麼它們會被自動忽略
* 更多降低的讀取速率相關信息,請參閱寄存器52。
* Slave是否按採樣率或降低的採樣率來讀取由寄存器103得Delay Enable位來決定
**/
//從機0設置相關
#define MPU6050_RA_I2C_SLV0_ADDR 0x25
//bit7 當前IIC 從設備0的操作,1為讀取 0寫入
//bit6-bit0 從機設備的地址
/* 要讀取或者要寫入的設備內部的寄存器地址,不管讀取還是寫入*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV0_REG 0x26
/*iic從機系統配置寄存器*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV0_CTRL 0x27
//bit7 啟動或者禁止這個設備的IIC數據傳送過程
//bit6 當設置為1時,字節交換啟用。當啟用字節交換時,詞對的高低字節即可交換
//bit5 當 I2C_SLV0_REG_DIS 置 1，只能進行讀取或者寫入數據。當該位清 0，可以再讀取
// 或寫入數據之前寫入一個寄存器地址。當指定從機設備內部的寄存器地址進行發送或接收
// 數據時，該位必須等於 0
//bit4 指定從寄存器收到的字符對的分組順序。當該位清 0，寄存器地址
// 0和 1, 2 和 3 的字節是分別成對（甚至，奇數寄存器地址 ） ，作為一個字符對。當該位置 1，
// 寄存器地址 1 和 2， 3 和 4 的字節是分別成對的，作為一個字符對
//bit3-bit0 指定從機 0 發送字符的長度。由Slave 0轉換而來和轉換至Slave 0的字節數,(IIC一次傳輸的長度)
// 該位清 0，I2C_SLV0_EN 位自動置 0.
/*IIC SLAVE1配置寄存器,與0相同*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV1_ADDR 0x28
#define MPU6050_RA_I2C_SLV1_REG 0x29
#define MPU6050_RA_I2C_SLV1_CTRL 0x2A
/*IIC SLAVE2配置寄存器,與0相同*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV2_ADDR 0x2B
#define MPU6050_RA_I2C_SLV2_REG 0x2C
#define MPU6050_RA_I2C_SLV2_CTRL 0x2D
/*IIC SLAVE3配置寄存器,與0相同*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV3_ADDR 0x2E
#define MPU6050_RA_I2C_SLV3_REG 0x2F
#define MPU6050_RA_I2C_SLV3_CTRL 0x30
/*slave4的I2C地址 IIC4與前幾個的寄存器定義有所不同*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV4_ADDR 0x31 //與IIC SLAVE1類似
#define MPU6050_RA_I2C_SLV4_REG 0x32 /*slave4的當前內部寄存器*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV4_DO 0x33
/*寫於slave4的新字節這一寄存器可儲存寫於slave4的數據。
* 如果I2C_SLV4_RW設置為1（設置為讀取模式），那麼該寄存器無法執行操作*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV4_CTRL 0x34
//當設置為1時，此位啟用了slave4的轉換操作。當設置為0時，則禁用該操作
#define MPU6050_I2C_SLV4_EN_BIT 7
//當設置為1時，此位啟用了slave4事務完成的中斷信號的生成。
// 當清除為0時，則禁用了該信號的生成。這一中斷狀態可在寄存器54中看到。
#define MPU6050_I2C_SLV4_INT_EN_BIT 6
//當設置為1時,只進行數據的讀或寫操作。當設置為0時,
// 在讀寫數據之前將編寫一個寄存器地址。當指定寄存器地址在slave設備中時
// ，這應該等於0，而在該寄存器中會進行數據處理。
#define MPU6050_I2C_SLV4_REG_DIS_BIT 5
//採樣率延遲,這為根據採樣率減小的I2C slaves傳輸速率進行了配置。
// 當一個slave的傳輸速率是根據採樣率而降低的,那麼該slave是以每1 / (1 + I2C_MST_DLY) 個樣本進行傳輸。
// 這一基本的採樣率也是由SMPLRT_DIV (寄存器 25)和DLPF_CFG (寄存器26)所決定的的。
// slave傳輸速率是否根據採樣率來減小是由I2C_MST_DELAY_CTRL (寄存器103)所決定的
#define MPU6050_I2C_SLV4_MST_DLY_BIT 4 //[4:0]
#define MPU6050_I2C_SLV4_MST_DLY_LENGTH 5
/*slave4中可讀取的最後可用字節*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV4_DI 0x35
/*
* IIC輔助從機系統中斷狀態
**/
#define MPU6050_RA_I2C_MST_STATUS 0x36
//bit7 此位反映了一個與MPU-60X0相連的外部設備的FSYNC中斷狀態。
// 當設置為1且在INT_PIN_CFG(寄存器55)中斷言FSYNC_INT_EN時，中斷產生。
//bit6 當slave4事務完成時，設備會自動設置為1 如果定義了INT_ENABLE中的I2C_MST_INT_EN則產生中斷
//bit5 I2C主機失去輔助I2C總線（一個錯誤狀態）的仲裁，此位自動設置為1.如果斷言了INT_ENABLE寄存器
// （寄存器56）中的I2C_MST_INT_EN位，則中斷產生
//bit4 slave4的NACK狀態
//bit3 slave3的NACK狀態
//bit2 slave2的NACK狀態
//bit1 slave1的NACK狀態
//bit0 slave0的NACK狀態
/*中斷引腳配置寄存器*/
#define MPU6050_RA_INT_PIN_CFG 0x37
//bit7 中斷的邏輯電平模式,高電平時，設置為0；低電平時，設置為1
//bit6 中斷驅動模式,推拉模式設置為0，開漏模式設置為1.
//bit5 中斷鎖存模式.50us-pulse模式設置為0，latch-until-int-cleared模式設置為1
//bit4 中斷鎖存清除模式 status-read-only狀態設置為0，any-register-read狀態設置為1.
//bit3 FSYNC中斷邏輯電平模式 0=active-high, 1=active-low
//bit2 FSYNC端口中斷啟用設置設置為0時禁用，設置為1時啟用
//bit1 I2C支路啟用狀態,此位等於1且I2C_MST_EN (寄存器 106 位[5])等於0時,主機應用程序處理器能夠直接訪問MPU-60X0的輔助I2C總線
// 否則無論如何都不能直接訪問
//bit0 當此位為1時，CLKOUT端口可以輸出參考時鐘。當此位為0時，輸出禁用
/*部分中斷使能*/
#define MPU6050_RA_INT_ENABLE 0x38
//bit7 自由落體中斷使能
//bit6 運動檢測中斷使能
//bit5 零運動檢測中斷使能
//bit4 FIFO溢出中斷使能
//bit3 IIC主機所有中斷源使能
//bit0 數據就緒中斷使能
/*DMP中斷使能*/
#define MPU6050_RA_DMP_INT_STATUS 0x39
//不知道這些位的具體作用是什麼,官方語焉不詳,但是的確存在
#define MPU6050_DMPINT_4_BIT 4
#define MPU6050_DMPINT_3_BIT 3
#define MPU6050_DMPINT_2_BIT 2
#define MPU6050_DMPINT_1_BIT 1
#define MPU6050_DMPINT_0_BIT 0
/*DMP中斷配置*/
#define MPU6050_RA_INT_STATUS 0x3A
//DMP中斷位之一使能
#define MPU6050_INTERRUPT_PLL_RDY_INT_BIT 2
//DMP中斷位之二使能
#define MPU6050_INTERRUPT_DMP_INT_BIT 1
/*加速度X輸出*/
#define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_L 0x3C
/*加速度Y輸出*/
#define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_L 0x3E
/*加速度Z輸出*/
#define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_L 0x40
/*溫度值輸出*/
#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_H 0x41
#define MPU6050_RA_TEMP_OUT_L 0x42
/*陀螺儀X輸出*/
#define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_H 0x43
#define MPU6050_RA_GYRO_XOUT_L 0x44
/*陀螺儀Y輸出*/
#define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_H 0x45
#define MPU6050_RA_GYRO_YOUT_L 0x46
/*陀螺儀Z輸出*/
#define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_H 0x47
#define MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_L 0x48
/*從IIC從機上獲取到的數據*/
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_00 0x49
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_01 0x4A
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_02 0x4B
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_03 0x4C
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_04 0x4D
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_05 0x4E
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_06 0x4F
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_07 0x50
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_08 0x51
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_09 0x52
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_10 0x53
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_11 0x54
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_12 0x55
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_13 0x56
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_14 0x57
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_15 0x58
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_16 0x59
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_17 0x5A
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_18 0x5B
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_19 0x5C
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_20 0x5D
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_21 0x5E
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_22 0x5F
#define MPU6050_RA_EXT_SENS_DATA_23 0x60
//運動檢測的狀態
#define MPU6050_RA_MOT_DETECT_STATUS 0x61
//bit7 x軸反向運動檢測中斷狀態
//bit6 x軸正向運動檢測中斷狀態
//bit5 Y軸反向運動檢測中斷狀態
//bit4 Y軸正向運動檢測中斷狀態
//bit3 Z軸反向運動檢測中斷狀態
//bit2 Z軸正向運動檢測中斷狀態
//bit1
//bit0 零運動檢測中斷狀態
//
/*寫入到IIC從機中的數據,指定的slv數據輸出容器*/
#define MPU6050_RA_I2C_SLV0_DO 0x63
#define MPU6050_RA_I2C_SLV1_DO 0x64
#define MPU6050_RA_I2C_SLV2_DO 0x65
#define MPU6050_RA_I2C_SLV3_DO 0x66
/*外部影子寄存器的配置,這個寄存器用於指定外部傳感器數據影子的時間
*當啟用了某一特定的slave，其傳輸速率就會減小。
*當一個slave的傳輸速率是根據採樣率而降低的,那麼該slave是以
*每1 / (1 + I2C_MST_DLY) 個樣本進行傳輸。
* 1 / (1 + I2C_MST_DLY) Samples
* 這一基本的採樣率也是由SMPLRT_DIV (寄存器 25)和DLPF_CFG (寄存器26)所決定的的。*/
#define MPU6050_RA_I2C_MST_DELAY_CTRL 0x67
//DELAY_ES_SHADOW設置為1,跟隨外部傳感器數據影子將會延遲到所有的數據接收完畢。
#define MPU6050_DELAYCTRL_DELAY_ES_SHADOW_BIT 7
//slv4-0的配置
#define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV4_DLY_EN_BIT 4
#define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV3_DLY_EN_BIT 3
#define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV2_DLY_EN_BIT 2
#define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV1_DLY_EN_BIT 1
#define MPU6050_DELAYCTRL_I2C_SLV0_DLY_EN_BIT 0
/*用於陀螺儀，加速度計，溫度傳感器的模擬和數字信號通道的復位。
復位會還原模數轉換信號通道和清除他們的上電配置*/
#define MPU6050_RA_SIGNAL_PATH_RESET 0x68
//bit2 重置陀螺儀的信號路徑
//bit1 重置加速度傳感器的信號路徑
//bit0 重置溫度傳感器的信號路徑
/*獲取加速度傳感器啟動延遲 還有濾波器的一些配置
* 加速度傳感器數據路徑為傳感器寄存器、運動檢測、
* 零運動檢測和自由落體檢測模塊提供樣本。在檢測模塊開始操作之前，
* 包含過濾器的信號路徑必須用新樣本來啟用。
* 默認的4毫秒喚醒延遲時間可以加長3毫秒以上。在ACCEL_ON_DELAY中規定
* 這個延遲以1 LSB = 1 毫秒為單位。除非InvenSense另行指示，
* 用戶可以選擇任何大於零的值。*/
#define MPU6050_RA_MOT_DETECT_CTRL 0x69
//具體的有效控制位
//bit5-bit4 [5:4]1-4ms 延時時間1-4ms選擇
//bit3-bit2 自由落體檢測計數器的減量配置。
// 當指定數量的樣本的加速度測量都滿足其各自的閾值條件時，
// 檢測結果存儲於自由落體檢測模塊中。當滿足閾值條件時，
// 相應的檢測計數器遞增1。用戶可通過FF_COUNT配置不滿足閾值條件來減量。
// 減量率可根據下表進行設置：
/* FF_COUNT | 計數器減量
* ---------+------------------
* 0 | 重置
* 1 | 1
* 2 | 2
* 3 | 4
* 當FF_COUNT配置為0(復位)時,任何不合格的樣品都將計數器重置為0*/
//bit1-bit0 運動檢測計數器的減量配置。
// 當指定數量的樣本的加速度測量都滿足其各自的閾值條件時，
// 檢測結果存儲於運動檢測模塊中。當滿足閾值條件時，相應的檢測計數器遞增1。
// 用戶可通過MOT_COUNT配置不滿足閾值條件來減量。減量率可根據下表進行設置：
// MOT_COUNT | 計數器減量
/* ----------+------------------
* 0 | 重置
* 1 | 1
* 2 | 2
* 3 | 4
* 當MOT_COUNT配置為0(復位)時,任何不合格的樣品都將計數器重置為0*/
/*這個寄存器允許用戶使能或使能 FIFO 緩衝區，
*I2C 主機模式和主要 I2C 接口。FIFO 緩衝
區，I2C 主機，傳感器信號通道和傳感器寄存器也可以使用這個寄存器復位*/
#define MPU6050_RA_USER_CTRL 0x6A
//bit7 DMP禁止
//bit6 當此位設置為0,FIFO緩衝是禁用的
//bit5 當這個模式被啟用,MPU-60X0即成為輔助I2C總線上的外部傳感器slave設備的I2C主機
// 當此位被清除為0時,輔助I2C總線線路(AUX_DA and AUX_CL)理論上是由I2C總線
// (SDA和SCL)驅動的。這是啟用旁路模式的一個前提
//bit4 I2C轉換至SPI模式(只允許MPU-6000)
//bit3 重置DMP模式,官方文檔未說明的寄存器
//bit2 重置FIFO當設置為1時，此位將重置FIFO緩衝區，此時FIFO_EN等於0。觸發重置後，此位將自動清為0
//bit1 重置I2C主機當設置為1時，此位將重置I2C主機，此時I2C_MST_EN等於0。觸發重置後，此位將自動清為0
//bit0 重置所有傳感器寄存器和信號路徑 如果只重置信號路徑（不重置傳感器寄存器），請使用寄存器104
/*允許用戶配置電源模式和時鐘源。還提供了復位整個設備和禁用溫度傳感器的位*/
#define MPU6050_RA_PWR_MGMT_1 0x6B
//bit7 觸發一個設備的完整重置。 觸發重置後，一個~ 50 毫秒的小延遲是合理的
//bit6 寄存器的SLEEP位設置使設備處於非常低功率的休眠模式。
//bit5 喚醒週期啟用狀態當此位設為1且SLEEP禁用時.在休眠模式和喚醒模式間循環，以此從活躍的傳感器中獲取數據樣本
//bit3 溫度傳感器啟用狀態控制內部溫度傳感器的使用
//bit2-bit0 設定時鐘源設置,一個頻率為8 mhz的內部振盪器,基於陀螺儀的時鐘或外部信息源都可以被選為MPU-60X0的時鐘源
/* CLK_SEL | 時鐘源
* --------+--------------------------------------
* 0 | 內部振盪器
* 1 | PLL with X Gyro reference
* 2 | PLL with Y Gyro reference
* 3 | PLL with Z Gyro reference
* 4 | PLL with external 32.768kHz reference
* 5 | PLL with external 19.2MHz reference
* 6 | Reserved
* 7 | Stops the clock and keeps the timing generator in reset
* */
/*這個寄存器允許用戶配置加速度計在低功耗模式下喚起的頻率。也允許用戶讓加速度計和
陀螺儀的個別軸進入待機模式。*/
#define MPU6050_RA_PWR_MGMT_2 0x6C
//bit7-bit6 Accel-Only低電量模式下的喚醒頻率
/* 通過把Power Management 1寄存器（寄存器107）中的PWRSEL設為1，
* MPU-60X0可以處於Accerlerometer Only的低電量模式。在這種模式下,
設備將關閉除了原I2C接口以外的所有設備，只留下accelerometer以固定時間
間隔醒來進行測量。喚醒頻率可用LP_WAKE_CTRL進行配置，如下表所示：
* LP_WAKE_CTRL | 喚醒頻率
* -------------+------------------
* 0 | 1.25 Hz
* 1 | 2.5 Hz
* 2 | 5 Hz
* 3 | 10 Hz
* */
//bit5 備用的x軸加速度傳感器啟用狀態,也就是進入待機模式
//bit4 備用的Y軸加速度傳感器啟用狀態
//bit3 備用的Z軸加速度傳感器啟用狀態
//bit2 備用的x軸陀螺儀啟用狀態
//bit1 備用的Y軸陀螺儀啟用狀態
//bit0 備用的Z軸陀螺儀啟用狀態
/*設定DMP模式下的bank*/
#define MPU6050_RA_BANK_SEL 0x6D
//DMP內存配置
#define MPU6050_BANKSEL_PRFTCH_EN_BIT 6
#define MPU6050_BANKSEL_CFG_USER_BANK_BIT 5
#define MPU6050_BANKSEL_MEM_SEL_BIT 4
#define MPU6050_BANKSEL_MEM_SEL_LENGTH 5
//dmp內存地址設置
#define MPU6050_DMP_MEMORY_BANKS 8
#define MPU6050_DMP_MEMORY_BANK_SIZE 256
#define MPU6050_DMP_MEMORY_CHUNK_SIZE 16
/*設定DMP模式下的起始地址*/
#define MPU6050_RA_MEM_START_ADDR 0x6E
/*一個字節的dmp數據緩存*/
#define MPU6050_RA_MEM_R_W 0x6F
/*DMP配置寄存器1*/
#define MPU6050_RA_DMP_CFG_1 0x70
/*DMP配置寄存器2*/
#define MPU6050_RA_DMP_CFG_2 0x71
/*當前FIFO緩衝區大小
* 這個值表明了存儲於FIFO緩衝區的字節數。
* 而這個數字也是能從FIFO緩衝區讀取的字節數，
* 它與存儲在FIFO(寄存器35和36)中的傳感器數據組所提供的可用樣本數成正比。
* 兩個寄存器一起構成一個16位數據*/
#define MPU6050_RA_FIFO_COUNTH 0x72
#define MPU6050_RA_FIFO_COUNTL 0x73
/*這個寄存器用於從FIFO緩衝區中讀取和編寫數據。數據在寄存器編號(從低到高)的指
*令下編寫入數據寫入FIFO。如果所有的FIFO啟用標誌(見下文)都被啟用了且
*所有外部傳感器數據寄存器(寄存器73至寄存器96)都與一個slave設備相連
*,那麼寄存器59到寄存器96的內容都將在採樣率的指令下編寫。
* 當傳感器數據寄存器（寄存器59到寄存器96）的相關FIFO啟用標誌在FIFO_EN 寄存
* 器35)中都設為1時，它們的內容將被寫入FIFO緩衝區。在I2C_MST_CTRL (寄存器 36)
* 中能找到一個與I2C Slave 3相連的額外的傳感器數據寄存器標誌。
* 如果FIFO緩衝區溢出,狀態位FIFO_OFLOW_INT自動設置為1。
* 此位位於INT_STATUS (寄存器58)中。當FIFO緩衝區溢出時,最早的數據將會丟失
* 而新數據將被寫入FIFO。如果FIFO緩衝區為空, 讀取將返回原來從FIFO中讀取的
* 最後一個字節，直到有可用的新數據。用戶應檢查FIFO_COUNT,以確保不在FIFO緩衝為空時讀取。*/
#define MPU6050_RA_FIFO_R_W 0x74
/*寄存器是用來驗證設備的身份的 默認值是0X34*/
#define MPU6050_RA_WHO_AM_I 0x75
//bit6-bit1 設備身份驗證 0x34 最高位和最低位都剔除掉
typedef struct ACCELSTRUCT
{
s16 accelX;
s16 accelY;
s16 accelZ;
}ACCELSTRUCT;
typedef struct GYROSTRUCT
{
s16 gyroX;
s16 gyroY;
s16 gyroZ;
}GYROSTRUCT;
extern struct ACCELSTRUCT accelStruct ;
extern struct GYROSTRUCT gyroStruct ;
u8 MpuInit(void);
void MpuGetData(void);
#endif
-
Mpu6050.c
#include "mpu6050.h"
struct ACCELSTRUCT accelStruct = {0,0,0};
struct GYROSTRUCT gyroStruct = {0,0,0};
//IO方向設置
#define MPU_SDA_IN() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=8<<12;}
#define MPU_SDA_OUT() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=3<<12;}
//IO操作函數
#define MPU_SCL PCout(10) //MPU SCL
#define MPU_SDA PCout(11) //MPU SDA
#define MPU_READ_SDA PCin(11) //輸入SDA
/**************************MPU5883 IIC驅動函數*********************************/
static void MPU5883IOInit(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;//PC10 PC11
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推輓輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
MPU_SCL = 1;//初始化均為浮空狀態
MPU_SDA = 1;
}
//發送IIC起始信號
static void ComStart(void)
{
MPU_SDA_OUT(); //sda線輸出
MPU_SDA=1;
MPU_SCL=1;
DelayUs(5);
MPU_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
DelayUs(5);
MPU_SCL=0;//鉗住I2C總線，準備發送或接收數據
}
//發送IIC停止信號
static void ComStop(void)
{
MPU_SDA_OUT();//sda線輸出
MPU_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
MPU_SCL=1;
DelayUs(5);
MPU_SDA=1;//發送I2C總線結束信號
DelayUs(5);
}
//等待ACK,為1代表無ACK 為0代表等到了ACK
static u8 ComWaitAck(void)
{
u8 waitTime = 0;
MPU_SDA_OUT();//sda線輸出
MPU_SDA = 1;
DelayUs(5);
MPU_SDA_IN(); //SDA設置為輸入
MPU_SCL=1;
DelayUs(5);
while(MPU_READ_SDA)
{
waitTime++;
DelayUs(1);
if(waitTime > MPU_ACK_WAIT_TIME)
{
ComStop();
return 1;
}
}
MPU_SCL = 0;
return 0;
}
//static void ComSendAck(void)
//{
// MPU_SCL = 0;
// MPU_SDA_OUT();
// MPU_SDA = 0;
// DelayUs(2);
// MPU_SCL = 1;
// DelayUs(5);
// MPU_SCL = 0;
// DelayUs(5);
//}
static void ComSendNoAck(void)
{
MPU_SCL = 0;
MPU_SDA_OUT();
MPU_SDA = 1;
DelayUs(2);
MPU_SCL = 1;
DelayUs(5);
MPU_SCL = 0;
DelayUs(5);
}
//返回0 寫入收到ACK 返回1寫入未收到ACK
static u8 ComSendByte(u8 byte)
{
u8 t;
MPU_SDA_OUT();
for(t=0;t<8;t++)
{
MPU_SDA=(byte&0x80)>>7;
byte<<=1;
MPU_SCL=1;
DelayUs(5);
MPU_SCL=0;
DelayUs(5);
}
return ComWaitAck();
}
static void ComReadByte(u8* byte)
{
u8 i,receive=0;
MPU_SDA_IN();//SDA設置為輸入
for(i=0;i<8;i++ )
{
receive <<= 1;
MPU_SCL=1;
DelayUs(5);
if(MPU_READ_SDA)receive++;
MPU_SCL=0;
DelayUs(5);
}
*byte = receive;
}
/**************************MPU5883 IIC驅動函數*********************************/
//向MPU寫入一個字節數據,失敗返回1 成功返回0
u8 MPUWriteReg(u8 regValue,u8 setValue)
{
u8 res;
ComStart(); //起始信號
res = ComSendByte(MPU_ADDR); //發送設備地址+寫信號
if(res)
{
#ifdef MPU_DEBUG
printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
#endif
return res;
}
res = ComSendByte(regValue); //內部寄存器地址
if(res)
{
#ifdef MPU_DEBUG
printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
#endif
return res;
}
res = ComSendByte(setValue); //內部寄存器數據
if(res)
{
#ifdef MPU_DEBUG
printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
#endif
return res;
}
ComStop(); //發送停止信號
return res;
}
//**************************************
//從I2C設備讀取一個字節數據 返回值 讀取成功或失敗
//**************************************
u8 MPUReadReg(u8 regAddr,u8* readValue)
{
u8 res;
ComStart(); //起始信號
res = ComSendByte(MPU_ADDR); //發送設備地址+寫信號
if(res)
{
#ifdef MPU_DEBUG
printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
#endif
return res;
}
res = ComSendByte(regAddr); //發送存儲單元地址，從0開始
if(res)
{
#ifdef MPU_DEBUG
printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
#endif
return res;
}
ComStart(); //起始信號
res = ComSendByte(MPU_ADDR+1); //發送設備地址+讀信號
if(res)
{
#ifdef MPU_DEBUG
printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
#endif
return res;
}
ComReadByte(readValue); //讀出寄存器數據
ComSendNoAck(); //發送非應答信號
ComStop(); //停止信號
return res;
}
//MPU讀取兩個字節的數據
s16 MpuReadTwoByte(u8 addr)
{
u8 H,L;
MPUReadReg(addr,&H);
MPUReadReg(addr+1,&L);
return (s16)((((u16)H)<<8)+L); //合成數據
}
/*
*初始化，返回0代表失敗 返回1代表成功
**/
u8 MpuInit(void)
{
u8 result;
u8 id = 0;
MPU5883IOInit();
result = MPUReadReg(MPU6050_RA_WHO_AM_I,&id);
if(result) return result; //IIC總線錯誤
else
{
id &= 0x7e;//除去最高位最低位
id>>= 1;
if(id != 0x34) return 1; //獲取到的芯片ID錯誤
}
//初始化成功，設置參數
MPUWriteReg(MPU6050_RA_PWR_MGMT_1,0x01); // 退出睡眠模式，設取樣時鐘為陀螺X軸。
MPUWriteReg(MPU6050_RA_SMPLRT_DIV,0x04); // 取樣時鐘4分頻，1k/4，取樣率為25Hz。
MPUWriteReg(MPU6050_RA_CONFIG,2); // 低通濾波，截止頻率100Hz左右。
MPUWriteReg(MPU6050_RA_GYRO_CONFIG,3<<3); // 陀螺量程，2000dps
MPUWriteReg(MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG,2<<3); // 加速度計量程，8g。
MPUWriteReg(MPU6050_RA_INT_PIN_CFG,0x32); // 中斷信號為高電平，推輓輸出，直到有讀取操作才消失，直通輔助I2C。
MPUWriteReg(MPU6050_RA_INT_ENABLE,0x01); // 使用“數據準備好”中斷。
MPUWriteReg(MPU6050_RA_USER_CTRL,0x00); // 不使用輔助I2C。
return 0;
}
//獲取相應的測量數據
void MpuGetData(void)
{
s16 temp = 0;
accelStruct.accelX = MpuReadTwoByte(MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H);
accelStruct.accelY = MpuReadTwoByte(MPU6050_RA_ACCEL_YOUT_H);
accelStruct.accelZ = MpuReadTwoByte(MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_H);
gyroStruct.gyroX = MpuReadTwoByte(MPU6050_RA_GYRO_XOUT_H);
gyroStruct.gyroY = MpuReadTwoByte(MPU6050_RA_GYRO_YOUT_H);
gyroStruct.gyroZ = MpuReadTwoByte(MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_H);
temp = MpuReadTwoByte(MPU6050_RA_TEMP_OUT_H);
#ifdef MPU_DEBUG
printf("accel x = %d ,y = %d ,z = %d \r\n",accelStruct.accelX,accelStruct.accelY,accelStruct.accelZ);
printf("gyro x = %d ,y = %d ,z = %d \r\n",gyroStruct.gyroX,gyroStruct.gyroY,gyroStruct.gyroZ);
printf("temp is %0.3f \r\n",(((float)temp)/340.0 + 36.53));
#endif
}
