> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://libooogo.gitbook.io/esplane/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://libooogo.gitbook.io/esplane/developer-guide/09esp32+-tuo-luo-yi-jia-su-du-ji-mpu6050-yi-zhi-yu-tiao-shi.md). # 06 Gyro and Accelerometer MPU6050 Driver | 文章更新版本 | 时间 | 备注 | | ------ | ---------------------- | ------------- | | V0.1 | 发布于2019-08-29 11:14:22 | 初始版本 | | V0.2 | 更新于2019-12-23 18:12:16 | 增加mpu6050方向定义 | ## 一、开发笔记 **1. 数字陀螺仪传感器工作原理** * 陀螺仪:当陀螺仪围绕任何感应轴旋转时,科里奥利效应就会产生电容式传感器检测到的振动. 所得到的信号被放大,解调和滤波产生与角速度成比例的电压. * 电子加速度计:加速沿着一条特定轴在相应的检测质量上引起位移,引起电容式传感器检测电容的变化. **2. 数字运动处理器(DMP)** * MPU6050自带一个数字运动处理单元,可以计算四元数等,减轻主控制器压力. * DMP可以通过引脚触发中断. **3. 辅助I2C串行接口** * MPU-60X0 具有一个辅助 I2C 总线,用于与片外3轴数字输出磁力计进行通信或其他传感器. * 辅助I2C串行接口有两种工作模式:I2C Master Mode和Pass-Through Mode. **4. MPU-60X0 FIFO** * MPU-60X0包含一个可通过串行接口访问的1024字节FIFO寄存器. FIFO配置寄存器决定哪个数据写入FIFO. 可能的选择包括陀螺仪数据,加速计数据,温度读数,辅助传感器读数和 FSYNC 输入. **5. 数字低通滤波器(DLPF)** * MPU6050自带低通滤波器,可以通过配置寄存器26控制低通滤波频段,减少高频干扰.但是会降低传感器输入速率(开启DLPF加速度计输出1kHZ,关闭DLPF可以输出8Khz) **6. FSYNC帧同步采样引脚** * 寄存器26-EXT\_SYNC\_SET,用于配置外部帧同步引脚的采样 **7. MPU6050方向定义** ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20191223181043862.jpg) ## 二、MPU6050初始化步骤 1. 恢复寄存器默认值 设置PWR\_MGMT\_1 bit7为1,恢复后bit7为0,bit6自动设置为1,进入sleep模式. 2. 设置PWR\_MGMT\_1 bit6为0,唤醒传感器 3. 设置时钟源 4. 设置量程 分别设置陀螺仪和加速度计量程. 5. 设置采样率 6. 设置数字低通滤波器(选配) ## 三、MPU6050几个重要寄存器 ### 寄存器典型值 | 寄存器 | 典型值 | 功能 | | :-----------: | :--: | :------------------------: | | PWR\_MGMT\_1 | 0x00 | 正常启用 | | SMPLRT\_DIV | 0x07 | 陀螺仪采用率 125Hz | | CONFIG | 0x06 | 低通滤波器频率为 5Hz | | GYRO\_CONFIG | 0x18 | 陀螺仪不自检,输出满量程范围为 ± 2000 °/s | | ACCEL\_CONFIG | 0x01 | 加速度计不自检,输出的满量程范围为± 2g | ### 寄存器117-设备地址-WHO\_AM\_I \[6:1] 保存设备地址,默认为 0x68,不反应AD0引脚值. ![WHO\_AM\_I](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031210406623.png) ### 寄存器107-电源管理1-PWR\_MGMT\_1 ![PWR\_MGMT\_1](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031210509627.png) DEVICE\_RESET:设置为1时,寄存器值设置为默认. SLEEP 当该位置1时,该位将MPU-60X0置于睡眠模式. CYCLE 当该位设置为1且SLEEP被禁止时,MPU-60X0将循环在睡眠模式和唤醒之间以LP\_WAKE\_CTRL(寄存器108)确定的速率从活动传感器获取单个样本数据. ### 寄存器26-配置数字低通滤波器 -CONFIG ![CONFIG](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031210607814.png) 数字低通滤波器(DLPF)取值与滤波频段关系: ![DLPF](https://img-blog.csdnimg.cn/2019103121071933.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ### 寄存器27 - 陀螺仪量程配置-GYRO\_CONFIG ![GYRO\_CONFIG](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031210757849.png) XG\_ST-X轴陀螺仪自检,FS\_SEL用于配置陀螺仪量程: ![FS\_SEL](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031210847714.png) ### 寄存器28 - 加速度计量程配置-ACCEL\_CONFIG ![ACCEL\_CONFIG](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031210931640.png) ![加速度计量程配置](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211013376.png) ### 寄存器25 - 采样速率分频器-SMPRT\_DIV 该寄存器指定用于产生MPU-60X0采样率的陀螺仪输出速率的分频器.传感器寄存器输出,FIFO输出和DMP采样都基于采样率.采样率是通过将陀螺仪输出速率除以 SMPLRT\_DIV 产生的. ![SMPRT\_DIV](https://img-blog.csdnimg.cn/20191029104332197.png) > Sample Rate = Gyroscope Output Rate / (1 + SMPLRT\_DIV) where Gyroscope Output Rate = 8kHz when the DLPF is disabled (DLPF\_CFG = 0 or 7), and 1kHz when the DLPF is enabled (see Register 26) 在不开启DLPF的情况下,设置SMPLRT\_DIV 为7可以时芯片产生1khz的中断信号. ![SMPLRT\_DIV=7](https://img-blog.csdnimg.cn/20191029104955198.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ### 寄存器59到64-加速度计测量值 ![加速度计测量值](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211109139.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) 大数端存放:地址地位存放数据高位,地址高位存放数据地位. 补码存放:因为测量值为有符号整数,因此采用补码方式存放 ### 寄存器65和66 - 温度测量 ![温度测量值](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211137105.png) ### 寄存器67至72 - 陀螺仪测量值 ![陀螺仪测量值](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211243676.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ## 四、 MPU6050传感器DMP功能 惯性传感器芯片内部一般会集成一个DMP(Digital Motion Processor)处理器,可以直接硬件解算四元数,解放主控资源. 注意关注一下硬件姿态解算,并不是之前印象中的那么难用,在crazypony开源项目中,开发者测试直接从MPU6050的DMP输出四元数,可以做的更加稳定,如果再外加一个磁力计,可以直接输出带有东西南北绝对位置. ![MPU6050 DMP](https://img-blog.csdnimg.cn/20190809121649654.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ## 五、I2C相关知识 * 数据传输:SCL为高电平时,SDA线若保持稳定,那么SDA上是在传输数据bit；若SDA发生跳变,则用来表示一个会话的开始或结束. * 数据改变:SCL为低电平时,SDA线才能改变传输的bit. * 处理繁忙:如果从机处于繁忙状态,并且现在不方便接受下一个字节,可以保持SCL为低电平,从而强制主机进入等待状态,等准备号后释放时钟线. * 处理应答:应答时钟由主机控制,应答信号-在第9个时钟周期,SCL为高,SDA为低.拒绝应答-在第9个时钟周期,SDA一直为高. ![I2C信号](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211402937.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ![单字节写](https://img-blog.csdnimg.cn/2019103121150031.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ![双字节写](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211510492.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ![单字节读](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211519173.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ![双字节读](https://img-blog.csdnimg.cn/20191031211528953.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ## 六、调试记录 * 初始化异常报错 检查连接和代码都没有问题,更换传感器模块后正常.此错误为传感器模块质量问题,导致通信不正常. ``` E (262) I2Cbus: [port:0, slave:0x68] Failed to read 1 bytes from register 0x75, error: 0xFFFFFFFF E (272) MPU6050: func:uint8_t mpud::MPU::whoAmI() @ line:162, expr:"readByte(regs::WHO_AM_I, buffer)", error:0xFFFFFFFF E (282) MPU6050: func:esp_err_t mpud::MPU::testConnection() @ line:143, expr:"lastError()", error:0xFFFFFFFF E (292) example: Failed to connect to the MPU, error=0XFFFFFFFF ``` 更换模块后输出正常(未减去基准值) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20190826205406353.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIwNTE1NDYx,size_16,color_FFFFFF,t_70) ## 七、参考链接 1. [MPU6050开发 -- 基本概念简介](https://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/78603714) 2. [MPU6050开发 -- 进阶之I2C/SPI通信协议](https://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/78611309) 3. [MPU6050开发 -- 测试程序分析](https://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/78623928) 4. [esp32-MPU-driver](https://github.com/natanaeljr/esp32-MPU-driver)