近年来无人机已经被玩烂了，这款开发板上也配置了MPU6050模块，不妨来体验一下。
1、传感器介绍：
MPU6050 是 InvenSense 公司推出的全球首款整合性 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，减少了安装空间。
MPU6050 内部整合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器，并且含有一个第二 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。有了 DMP，我们可以使用 InvenSense 公司提供的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时大大降低了开发难度。
MPU6050 的特点包括：
① 以数字形式输出 6 轴或 9 轴（需外接磁传感器）的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据（需 DMP 支持）
② 具有 131 LSBs/°/sec 敏感度与全格感测范围为±250、±500、±1000 与±2000°/sec的 3 轴角速度感测器(陀螺仪)
③ 集成可程序控制，范围为±2g、±4g、±8g 和±16g 的 3 轴加速度传感器
④ 移除加速器与陀螺仪轴间敏感度，降低设定给予的影响与感测器的飘移
⑤ 自带数字运动处理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可减少 MCU 复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷
⑥ 内建运作时间偏差与磁力感测器校正演算技术，免除了客户须另外进行校正的需求
⑦ 自带一个数字温度传感器
⑧ 带数字输入同步引脚(Sync pin)支持视频电子影相稳定技术与 GPS
⑨ 可程序控制的中断(interrupt)，支持姿势识别、摇摄、画面放大缩小、滚动、快速下降中断、 high-G 中断、零动作感应、触击感应、摇动感应功能
⑩ VDD 供电电压为 2.5V±5%、 3.0V±5%、 3.3V±5%； VLOGIC 可低至 1.8V± 5%
⑪ 陀螺仪工作电流： 5mA，陀螺仪待机电流： 5uA；加速器工作电流： 500uA，加速器省电模式电流： 40uA@10Hz
⑫ 自带 1024 字节 FIFO，有助于降低系统功耗
⑬ 高达 400Khz 的 IIC 通信接口
⑭ 超小封装尺寸： 4x4x0.9mm（ QFN）
2、初始化步骤：
1） 初始化 IIC 接口
MPU6050 采用 IIC 与 STM32F4 通信，所以我们需要先初始化与 MPU6050 连接的 SDA 和SCL 数据线。这个在前面的 IIC 实验章节已经介绍过了，这里 MPU6050 与 24C02 共用一个 IIC，
所以初始化 IIC 完全一模一样。
2）复位 MPU6050
这一步让 MPU6050 内部所有寄存器恢复默认值，通过对电源管理寄存器 1（ 0X6B）的 bit7写 1 实现。 复位后， 电源管理寄存器 1 恢复默认值(0X40)，然后必须设置该寄存器为 0X00，
以唤醒 MPU6050，进入正常工作状态。
3）设置角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器的满量程范围
这一步，我们设置两个传感器的满量程范围(FSR)，分别通过陀螺仪配置寄存器（ 0X1B）和加速度传感器配置寄存器（ 0X1C）设置。我们一般设置陀螺仪的满量程范围为±2000dps，加速度传感器的满量程范围为±2g。
4）设置其他参数
这里，我们还需要配置的参数有：关闭中断、关闭 AUX IIC 接口、禁止 FIFO、设置陀螺仪采样率和设置数字低通滤波器（ DLPF）等。本章我们不用中断方式读取数据，所以关闭中断，
然后也没用到 AUX IIC 接口外接其他传感器，所以也关闭这个接口。分别通过中断使能寄存器（ 0X38）和用户控制寄存器（ 0X6A）控制。 MPU6050 可以使用 FIFO 存储传感器数据，不过本章我们没有用到，所以关闭所有 FIFO 通道，这个通过 FIFO 使能寄存器（ 0X23）控制，默认都是 0 （即禁止 FIFO），所以用默认值就可以了。陀螺仪采样率通过采样率分频寄存器（ 0X19）控制，这个采样率我们一般设置为 50 即可。数字低通滤波器(DLPF)则通过配置寄存器（ 0X1A）设置，一般设置 DLPF 为带宽的 1/2 即可。
5）配置系统时钟源并使能角速度传感器和加速度传感器
系统时钟源同样是通过电源管理寄存器 1（ 0X6B）来设置，该寄存器的最低三位用于设置系统时钟源选择，默认值是 0（内部 8M RC 震荡），不过我们一般设置为 1，选择 x 轴陀螺 PLL
作为时钟源，以获得更高精度的时钟。同时，使能角速度传感器和加速度传感器，这两个操作通过电源管理寄存器 2（ 0X6C）来设置，设置对应位为 0 即可开启。
3、ＤＭＰ计算欧拉角
要得到欧拉角数据，就得利用我们的原始数据，进行姿态融合解算，这个比较复杂，知识点比较多，初学者 不易掌握。而 MPU6050 自带了数字运动处理器，即 DMP，并且， InvenSense
提供了一个 MPU6050 的嵌入式运动驱动库，结合 MPU6050 的 DMP，可以将我们的原始数据，直接转换成四元数输出，而得到四元数之后，就可以很方便的计算出欧拉角，从而得到 yaw、roll 和 pitch。使用内置的 DMP，大大简化了四轴的代码设计，且 MCU 不用进行姿态解算过程，大大降低了 MCU 的负担，从而有更多的时间去处理其他事件，提高系统实时性。
使用 MPU6050 的 DMP 输出的四元数是 q30 格式的，也就是浮点数放大了 2 的 30 次方倍。
q0=quat / q30; //q30 格式转换为浮点数
q1=quat / q30;
q2=quat / q30;
q3=quat / q30;
//计算得到俯仰角/横滚角/航向角
pitch=asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3; //俯仰角
roll=atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3; //横滚角
yaw=atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3; //航向角
mpu_dmp_get_data 函数代码如下：
//得到 dmp 处理后的数据(注意,本函数需要比较多堆栈,局部变量有点多)
//pitch:俯仰角 精度:0.1° 范围:-90.0° <---> +90.0°
//roll:横滚角 精度:0.1° 范围:-180.0°<---> +180.0°
//yaw:航向角 精度:0.1° 范围:-180.0°<---> +180.0°
//返回值:0,正常 其他,失败
u8 mpu_dmp_get_data(float *pitch,float *roll,float *yaw)
{
float q0=1.0f,q1=0.0f,q2=0.0f,q3=0.0f;
unsigned long sensor_timestamp;
short gyro, accel, sensors;
unsigned char more;
long quat;
if(dmp_read_fifo(gyro, accel, quat, &sensor_timestamp, &sensors,&more))return 1;
if(sensors&INV_WXYZ_QUAT)
{
q0 = quat / q30; //q30 格式转换为浮点数
q1 = quat / q30;
q2 = quat / q30;
q3 = quat / q30;
//计算得到俯仰角/横滚角/航向角
*pitch = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3;// pitch
*roll = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3;// roll
*yaw= atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3;//yaw
}else return 2;
return 0;
}
４、 硬件连接图：
5、串口返回数据，注意波特率设置为500Kbps了，因为数据量实在太大了！
5.1、通过匿名四轴这个软件观测传感器数据波形，这个软件真的太棒了。
静止时传感器的姿态：（因为是测试四轴的软件，所以显示的模型是四轴的）
倾斜开发板时的姿态：、
板载屏幕显示的参数：
近年来无人机已经被玩烂了，这款开发板上也配置了MPU6050模块，不妨来体验一下。
1、传感器介绍：
MPU6050 是 InvenSense 公司推出的全球首款整合性 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，减少了安装空间。
MPU6050 内部整合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器，并且含有一个第二 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。有了 DMP，我们可以使用 InvenSense 公司提供的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时大大降低了开发难度。
MPU6050 的特点包括：
① 以数字形式输出 6 轴或 9 轴（需外接磁传感器）的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据（需 DMP 支持）
② 具有 131 LSBs/°/sec 敏感度与全格感测范围为±250、±500、±1000 与±2000°/sec的 3 轴角速度感测器(陀螺仪)
③ 集成可程序控制，范围为±2g、±4g、±8g 和±16g 的 3 轴加速度传感器
④ 移除加速器与陀螺仪轴间敏感度，降低设定给予的影响与感测器的飘移
⑤ 自带数字运动处理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可减少 MCU 复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷
⑥ 内建运作时间偏差与磁力感测器校正演算技术，免除了客户须另外进行校正的需求
⑦ 自带一个数字温度传感器
⑧ 带数字输入同步引脚(Sync pin)支持视频电子影相稳定技术与 GPS
⑨ 可程序控制的中断(interrupt)，支持姿势识别、摇摄、画面放大缩小、滚动、快速下降中断、 high-G 中断、零动作感应、触击感应、摇动感应功能
⑩ VDD 供电电压为 2.5V±5%、 3.0V±5%、 3.3V±5%； VLOGIC 可低至 1.8V± 5%
⑪ 陀螺仪工作电流： 5mA，陀螺仪待机电流： 5uA；加速器工作电流： 500uA，加速器省电模式电流： 40uA@10Hz
⑫ 自带 1024 字节 FIFO，有助于降低系统功耗
⑬ 高达 400Khz 的 IIC 通信接口
⑭ 超小封装尺寸： 4x4x0.9mm（ QFN）
2、初始化步骤：
1） 初始化 IIC 接口
MPU6050 采用 IIC 与 STM32F4 通信，所以我们需要先初始化与 MPU6050 连接的 SDA 和SCL 数据线。这个在前面的 IIC 实验章节已经介绍过了，这里 MPU6050 与 24C02 共用一个 IIC，
所以初始化 IIC 完全一模一样。
2）复位 MPU6050
这一步让 MPU6050 内部所有寄存器恢复默认值，通过对电源管理寄存器 1（ 0X6B）的 bit7写 1 实现。 复位后， 电源管理寄存器 1 恢复默认值(0X40)，然后必须设置该寄存器为 0X00，
以唤醒 MPU6050，进入正常工作状态。
3）设置角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器的满量程范围
这一步，我们设置两个传感器的满量程范围(FSR)，分别通过陀螺仪配置寄存器（ 0X1B）和加速度传感器配置寄存器（ 0X1C）设置。我们一般设置陀螺仪的满量程范围为±2000dps，加速度传感器的满量程范围为±2g。
4）设置其他参数
这里，我们还需要配置的参数有：关闭中断、关闭 AUX IIC 接口、禁止 FIFO、设置陀螺仪采样率和设置数字低通滤波器（ DLPF）等。本章我们不用中断方式读取数据，所以关闭中断，
然后也没用到 AUX IIC 接口外接其他传感器，所以也关闭这个接口。分别通过中断使能寄存器（ 0X38）和用户控制寄存器（ 0X6A）控制。 MPU6050 可以使用 FIFO 存储传感器数据，不过本章我们没有用到，所以关闭所有 FIFO 通道，这个通过 FIFO 使能寄存器（ 0X23）控制，默认都是 0 （即禁止 FIFO），所以用默认值就可以了。陀螺仪采样率通过采样率分频寄存器（ 0X19）控制，这个采样率我们一般设置为 50 即可。数字低通滤波器(DLPF)则通过配置寄存器（ 0X1A）设置，一般设置 DLPF 为带宽的 1/2 即可。
5）配置系统时钟源并使能角速度传感器和加速度传感器
系统时钟源同样是通过电源管理寄存器 1（ 0X6B）来设置，该寄存器的最低三位用于设置系统时钟源选择，默认值是 0（内部 8M RC 震荡），不过我们一般设置为 1，选择 x 轴陀螺 PLL
作为时钟源，以获得更高精度的时钟。同时，使能角速度传感器和加速度传感器，这两个操作通过电源管理寄存器 2（ 0X6C）来设置，设置对应位为 0 即可开启。
3、ＤＭＰ计算欧拉角
要得到欧拉角数据，就得利用我们的原始数据，进行姿态融合解算，这个比较复杂，知识点比较多，初学者 不易掌握。而 MPU6050 自带了数字运动处理器，即 DMP，并且， InvenSense
提供了一个 MPU6050 的嵌入式运动驱动库，结合 MPU6050 的 DMP，可以将我们的原始数据，直接转换成四元数输出，而得到四元数之后，就可以很方便的计算出欧拉角，从而得到 yaw、roll 和 pitch。使用内置的 DMP，大大简化了四轴的代码设计，且 MCU 不用进行姿态解算过程，大大降低了 MCU 的负担，从而有更多的时间去处理其他事件，提高系统实时性。
使用 MPU6050 的 DMP 输出的四元数是 q30 格式的，也就是浮点数放大了 2 的 30 次方倍。
q0=quat / q30; //q30 格式转换为浮点数
q1=quat / q30;
q2=quat / q30;
q3=quat / q30;
//计算得到俯仰角/横滚角/航向角
pitch=asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3; //俯仰角
roll=atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3; //横滚角
yaw=atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3; //航向角
mpu_dmp_get_data 函数代码如下：
//得到 dmp 处理后的数据(注意,本函数需要比较多堆栈,局部变量有点多)
//pitch:俯仰角 精度:0.1° 范围:-90.0° <---> +90.0°
//roll:横滚角 精度:0.1° 范围:-180.0°<---> +180.0°
//yaw:航向角 精度:0.1° 范围:-180.0°<---> +180.0°
//返回值:0,正常 其他,失败
u8 mpu_dmp_get_data(float *pitch,float *roll,float *yaw)
{
float q0=1.0f,q1=0.0f,q2=0.0f,q3=0.0f;
unsigned long sensor_timestamp;
short gyro, accel, sensors;
unsigned char more;
long quat;
if(dmp_read_fifo(gyro, accel, quat, &sensor_timestamp, &sensors,&more))return 1;
if(sensors&INV_WXYZ_QUAT)
{
q0 = quat / q30; //q30 格式转换为浮点数
q1 = quat / q30;
q2 = quat / q30;
q3 = quat / q30;
//计算得到俯仰角/横滚角/航向角
*pitch = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3;// pitch
*roll = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3;// roll
*yaw= atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3;//yaw
}else return 2;
return 0;
}
４、 硬件连接图：
5、串口返回数据，注意波特率设置为500Kbps了，因为数据量实在太大了！
5.1、通过匿名四轴这个软件观测传感器数据波形，这个软件真的太棒了。
静止时传感器的姿态：（因为是测试四轴的软件，所以显示的模型是四轴的）
倾斜开发板时的姿态：、
板载屏幕显示的参数：
5、串口返回数据，注意波特率设置为500Kbps了，因为数据量实在太大了！
5.1、通过匿名四轴这个软件观测传感器数据波形，这个软件真的太棒了。
静止时传感器的姿态：（因为是测试四轴的软件，所以显示的模型是四轴的）
倾斜开发板时的姿态：、
板载屏幕显示的参数：
gtrjolin1986
2017-04-28
qizc
2017-04-27
