MPU6050是一款集成了3轴加速度计和3轴陀螺仪的6轴运动传感器，它还可以通过I2C接口扩展连接磁力计等其他传感器，以实现9轴传感器的功能。MPU6050内部还集成了数字运动处理器（DMP），可以处理传感器数据并输出姿态解算结果，如四元数、欧拉角等。本文将详细介绍如何在STM32平台上使用MPU6050传感器，包括硬件连接、软件配置和代码实现。
MPU6050工作原理
MPU6050通过内部的加速度计和陀螺仪传感器测量物体在三维空间中的加速度和角速度。加速度计可以测量重力加速度和线性加速度，而陀螺仪则用于测量物体的角速度。MPU6050内部的DMP可以对这些数据进行处理，输出物体的姿态信息，如偏航角、横滚角和俯仰角。
硬件连接
MPU6050模块通常有以下几个引脚：
- VCC：电源输入，一般为3.3V或5V
- GND：地
- SCL：I2C时钟线
- SDA：I2C数据线
- AD0：I2C设备地址控制引脚，用于选择I2C地址（0x68或0x69）
- INT：中断引脚（可选）
对于STM32F103C8T6，我们可以将MPU6050的SCL和SDA引脚分别连接到STM32的PB6和PB7（或其他支持I2C的引脚）。
软件配置
使用STM32CubeMX配置I2C接口，步骤如下：
-
配置时钟：确保系统时钟和I2C时钟配置正确，以满足MPU6050的通信频率要求（通常为400kHz）。
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配置I2C接口：在STM32CubeMX中启用I2C接口，并配置相应的引脚作为SCL和SDA。
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生成代码：在STM32CubeMX中生成初始化代码。
代码实现
以下是基于HAL库的STM32代码实现：
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "mpu6050.h"// MPU6050 I2C地址
#define MPU6050_ADDR 0x68// MPU6050初始化函数
void MPU6050_Init(void) {// 初始化I2CHAL_I2C_Init(&hi2c1);// 写入电源管理寄存器，唤醒MPU6050HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU6050_ADDR, MPU6050_PWR_MGMT_1, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, 0x00, 1, HAL_MAX_DELAY);// 配置加速度计和陀螺仪HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU6050_ADDR, MPU6050_ACCEL_CONFIG, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, 0x01, 1, HAL_MAX_DELAY); // ±2g加速度计HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU6050_ADDR, MPU6050_GYRO_CONFIG, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, 0x03, 1, HAL_MAX_DELAY); // ±250°/s陀螺仪
}// 读取加速度数据
void MPU6050_ReadAcc(short *accX, short *accY, short *accZ) {uint8_t buf[6];HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU6050_ADDR, MPU6050_ACCEL_XOUT_H, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, 6, HAL_MAX_DELAY);*accX = (buf[0] << 8) | buf[1];*accY = (buf[2] << 8) | buf[3];*accZ = (buf[4] << 8) | buf[5];
}// 读取陀螺仪数据
void MPU6050_ReadGyro(short *gyroX, short *gyroY, short *gyroZ) {uint8_t buf[6];HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU6050_ADDR, MPU6050_GYRO_XOUT_H, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, 6, HAL_MAX_DELAY);*gyroX = (buf[0] << 8) | buf[1];*gyroY = (buf[2] << 8) | buf[3];*gyroZ = (buf[4] << 8) | buf[5];
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_I2C1_Init();MPU6050_Init();short accX, accY, accZ;short gyroX, gyroY, gyroZ;while (1) {MPU6050_ReadAcc(&accX, &accY, &accZ);MPU6050_ReadGyro(&gyroX, &gyroY, &gyroZ);// 处理加速度和陀螺仪数据// ...HAL_Delay(100);}
}
注意事项
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I2C地址：MPU6050的I2C地址可以通过AD0引脚的电平控制，当AD0接地时，设备地址为0x68（七位地址），当AD0接电源时，设备地址为0x69（七位地址）。
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电源要求：MPU6050可以在2.5V至3.3V的电源电压下工作，确保电源供应稳定。
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数据转换：从MPU6050读取的原始数据需要根据传感器的量程转换为实际的物理量数值。
通过上述步骤，我们可以在STM32F103C8T6上使用HAL库成功驱动MPU6050角度传感器，并实现对物体姿态的实时监测。这为开发需要姿态监测的嵌入式系统提供了基础。
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