CW32模块使用 MPU6050六轴传感器

MPU6050 是 InvenSense 公司推出的整合性 6 轴运动处理组件，其内部整合了 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。

InvenSense 公司提供了一套基于DMP的运动处理驱动库，可大大降低单片机对动处理运算的负荷，同时也大大降低了编程难度。该模块广泛运用于飞控、计步等电子产品中。

1、模块来源

模块实物展示：

资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1dNDqcp76L9QdM7iSZYfz_A
提取码：4eum

2 、规格参数

工作电压：3-5V(模块带有LDO)

工作电流：5MA

通信接口：IIC

以上信息见厂家资料文件

3、移植过程

我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【获取当前传感器的偏移角度功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

3.1查看资料

【 1 】 复位MPU6050，让MPU6050内部的所有寄存器恢复默认值（向0X6B写入0x80）

【 2 】 设置电源管理寄存器位0x00，以唤醒MPU6050，进入正常工作状态（向0x6B写入0x00）

【 3 】 陀螺仪配置寄存器（0x1B）设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围，这里选择正负2000dps

【 4 】 加速度传感器配置寄存器（0x1C）这里选择正负2g

【 5 】 陀螺仪采样率，由采样率分频寄存器（0x19）控制；这里设置为50hz即输出频率=1KHz，SMPLRT_DIV=19

【 6 】 设置MPU6050的数字低通滤波器，因为配置为50hz，找一个接近值，所以配置为0x03,42hz

【 7 】 设置PLL，一般选择x轴陀螺PLL作为时钟源，以获得更高精度的时钟。（向0X6B写入0x01）

【 8 】 设置加速度与陀螺仪都工作（向0X6C写入0x00）

这里还有一个寄存器可以用来检测是否有mpu6050（当AD0接地时，向0x75读取数据则返回0x68;当AD0接VCC时,向0x75读取数据则返回0x69）

以上是初始化的部分，初始化完成之后开始读取数据。

读取温度的地址

读取陀螺仪测量值（原始值）分别有X/Y/Z轴的数据

读取加速度计测量值（原始值）分别有X/Y/Z轴的数据

3.2引脚选择

模块接线图

3.3移植至工程

工程模板参考入门手册的工程模板

移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_mpu6050.c与bsp_mpu6050.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_mpu6050.c中，编写如下代码。

/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #include "bsp_mpu6050.h" #include "stdio.h" /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050_GPIO_Init * 函 数 说 明：MPU6050的引脚初始化 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：无 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ void MPU6050_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体 RCC_MPU6050_ENABLE(); // 使能GPIO时钟 GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SCL|GPIO_SDA; // GPIO引脚 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 输出速度高 GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct); // 初始化 } /****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Start * 函 数 说 明：IIC起始时序 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：无 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ void IIC_Start(void) { SDA_OUT(); SCL(1); SDA(0); SDA(1); delay_us(5); SDA(0); delay_us(5); SCL(0); } /****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Stop * 函 数 说 明：IIC停止信号 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：无 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ void IIC_Stop(void) { SDA_OUT(); SCL(0); SDA(0); SCL(1); delay_us(5); SDA(1); delay_us(5); } /****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack * 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号 * 函 数 形 参：0发送应答 1发送非应答 * 函 数 返 回：无 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ void IIC_Send_Ack(unsigned char ack) { SDA_OUT(); SCL(0); SDA(0); delay_us(5); if(!ack) SDA(0); else SDA(1); SCL(1); delay_us(5); SCL(0); SDA(1); } /****************************************************************** * 函 数 名 称：I2C_WaitAck * 函 数 说 明：等待从机应答 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：0有应答 1超时无应答 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ unsigned char I2C_WaitAck(void) { char ack = 0; unsigned char ack_flag = 10; SCL(0); SDA(1); SDA_IN(); SCL(1); while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) ) { ack_flag--; delay_us(5); } if( ack_flag <= 0 ) { IIC_Stop(); return 1; } else { SCL(0); SDA_OUT(); } return ack; } /****************************************************************** * 函 数 名 称：Send_Byte * 函 数 说 明：写入一个字节 * 函 数 形 参：dat要写人的数据 * 函 数 返 回：无 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ void Send_Byte(uint8_t dat) { int i = 0; SDA_OUT(); SCL(0);//拉低时钟开始数据传输 for( i = 0; i < 8; i++ ) { SDA( (dat & 0x80) >> 7 ); delay_us(1); SCL(1); delay_us(5); SCL(0); delay_us(5); dat< <=1; } } /****************************************************************** * 函 数 名 称：Read_Byte * 函 数 说 明：IIC读时序 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：读到的数据 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ unsigned char Read_Byte(void) { unsigned char i,receive=0; SDA_IN();//SDA设置为输入 for(i=0;i< 8;i++ ) { SCL(0); delay_us(5); SCL(1); delay_us(5); receive< <=1; if( SDA_GET() ) { receive|=1; } delay_us(5); } SCL(0); return receive; } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050_WriteReg * 函 数 说 明：IIC连续写入数据 * 函 数 形 参：addr器件地址 regaddr寄存器地址 num要写入的长度 regdata写入的数据地址 * 函 数 返 回：0=读取成功 其他=读取失败 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ char MPU6050_WriteReg(uint8_t addr,uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t *regdata) { uint16_t i = 0; IIC_Start(); Send_Byte((addr< <1)|0); if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 1;} Send_Byte(regaddr); if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 2;} for(i=0;i< num;i++) { Send_Byte(regdata[i]); if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return (3+i);} } IIC_Stop(); return 0; } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050_ReadData * 函 数 说 明：IIC连续读取数据 * 函 数 形 参：addr器件地址 regaddr寄存器地址 num要读取的长度 Read读取到的数据要存储的地址 * 函 数 返 回：0=读取成功 其他=读取失败 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ char MPU6050_ReadData(uint8_t addr, uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t* Read) { uint8_t i; IIC_Start(); Send_Byte((addr< <1)|0); if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 1;} Send_Byte(regaddr); if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 2;} IIC_Start(); Send_Byte((addr< <1)|1); if( I2C_WaitAck() == 1 ) {IIC_Stop();return 3;} for(i=0;i< (num-1);i++){ Read[i]=Read_Byte(); IIC_Send_Ack(0); } Read[i]=Read_Byte(); IIC_Send_Ack(1); IIC_Stop(); return 0; } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU_Set_Gyro_Fsr * 函 数 说 明：设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围 * 函 数 形 参：fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps * 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ uint8_t MPU_Set_Gyro_Fsr(uint8_t fsr) { return MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_GYRO_CFG_REG,1,(uint8_t*)(fsr< <3)); //设置陀螺仪满量程范围 } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU_Set_Accel_Fsr * 函 数 说 明：设置MPU6050加速度传感器满量程范围 * 函 数 形 参：fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g * 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ uint8_t MPU_Set_Accel_Fsr(uint8_t fsr) { return MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_ACCEL_CFG_REG,1,(uint8_t*)(fsr< <3)); //设置加速度传感器满量程范围 } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU_Set_LPF * 函 数 说 明：设置MPU6050的数字低通滤波器 * 函 数 形 参：lpf:数字低通滤波频率(Hz) * 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ uint8_t MPU_Set_LPF(uint16_t lpf) { uint8_t data=0; if(lpf >=188)data=1; else if(lpf>=98)data=2; else if(lpf>=42)data=3; else if(lpf>=20)data=4; else if(lpf>=10)data=5; else data=6; return data=MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_CFG_REG,1,&data);//设置数字低通滤波器 } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU_Set_Rate * 函 数 说 明：设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz) * 函 数 形 参：rate:4~1000(Hz) 初始化中rate取50 * 函 数 返 回：0,设置成功 其他,设置失败 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate) { uint8_t data; if(rate>1000)rate=1000; if(rate< 4)rate=4; data=1000/rate-1; data=MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_SAMPLE_RATE_REG,1,&data); //设置数字低通滤波器 return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半 } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050ReadGyro * 函 数 说 明：读取陀螺仪数据 * 函 数 形 参：陀螺仪数据存储地址 * 函 数 返 回：无 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ void MPU6050ReadGyro(short *gyroData) { uint8_t buf[6]; uint8_t reg = 0; //MPU6050_GYRO_OUT = MPU6050陀螺仪数据寄存器地址 //陀螺仪数据输出寄存器总共由6个寄存器组成， //输出X/Y/Z三个轴的陀螺仪传感器数据，高字节在前，低字节在后。 //每一个轴16位，按顺序为xyz reg = MPU6050_ReadData(0x68,MPU6050_GYRO_OUT,6,buf); if( reg == 0 ) { gyroData[0] = (buf[0] < < 8) | buf[1]; gyroData[1] = (buf[2] < < 8) | buf[3]; gyroData[2] = (buf[4] < < 8) | buf[5]; } } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050ReadAcc * 函 数 说 明：读取加速度数据 * 函 数 形 参：加速度数据存储地址 * 函 数 返 回：无 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ void MPU6050ReadAcc(short *accData) { uint8_t buf[6]; uint8_t reg = 0; //MPU6050_ACC_OUT = MPU6050加速度数据寄存器地址 //加速度传感器数据输出寄存器总共由6个寄存器组成， //输出X/Y/Z三个轴的加速度传感器值，高字节在前，低字节在后。 reg = MPU6050_ReadData(0x68, MPU6050_ACC_OUT, 6, buf); if( reg == 0) { accData[0] = (buf[0] < < 8) | buf[1]; accData[1] = (buf[2] < < 8) | buf[3]; accData[2] = (buf[4] < < 8) | buf[5]; } } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050_GetTemp * 函 数 说 明：读取MPU6050上的温度 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：温度值单位为℃ * 作 者：LC * 备 注：温度换算公式为：Temperature = 36.53 + regval/340 ******************************************************************/ float MPU6050_GetTemp(void) { short temp3; uint8_t buf[2]; float Temperature = 0; MPU6050_ReadData(0x68,MPU6050_RA_TEMP_OUT_H,2,buf); temp3= (buf[0] < < 8) | buf[1]; Temperature=((double) temp3/340.0)+36.53; return Temperature; } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050ReadID * 函 数 说 明：读取MPU6050的器件地址 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：0=检测不到MPU6050 1=能检测到MPU6050 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ uint8_t MPU6050ReadID(void) { unsigned char Re[2] = {0}; //器件ID寄存器 = 0x75 printf("mpu=%drn",MPU6050_ReadData(0x68,0X75,1,Re)); //读器件地址 if (Re[0] != 0x68) { printf("检测不到 MPU6050 模块"); return 1; } else { printf("MPU6050 ID = %xrn",Re[0]); return 0; } } /****************************************************************** * 函 数 名 称：MPU6050_Init * 函 数 说 明：MPU6050初始化 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：0成功 1没有检测到MPU6050 * 作 者：LC * 备 注：无 ******************************************************************/ char MPU6050_Init(void) { MPU6050_GPIO_Init(); delay_ms(10); //复位6050 MPU6050_WriteReg(0x68,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, 1,(uint8_t*)(0x80)); delay_ms(100); //电源管理寄存器 //选择X轴陀螺作为参考PLL的时钟源，设置CLKSEL=001 MPU6050_WriteReg(0x68,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1,1, (uint8_t*)(0x00)); MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺仪传感器,±2000dps MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度传感器,±2g MPU_Set_Rate(50); MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_INT_EN_REG , 1,(uint8_t*)0x00); //关闭所有中断 MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_USER_CTRL_REG,1,(uint8_t*)0x00); //I2C主模式关闭 MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_FIFO_EN_REG,1,(uint8_t*)0x00); //关闭FIFO MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_INTBP_CFG_REG,1,(uint8_t*)0X80); //INT引脚低电平有效 if( MPU6050ReadID() == 0 )//检查是否有6050 { MPU6050_WriteReg(0x68,MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, 1,(uint8_t*)0x01);//设置CLKSEL,PLL X轴为参考 MPU6050_WriteReg(0x68,MPU_PWR_MGMT2_REG, 1,(uint8_t*)0x00);//加速度与陀螺仪都工作 MPU_Set_Rate(50); return 1; } return 0; }

在文件bsp_mpu6050.h中，编写如下代码。

/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #ifndef _BSP_MPU6050_H_ #define _BSP_MPU6050_H_ #include "board.h" //端口移植 #define RCC_MPU6050_ENABLE() __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define PORT_MPU6050 CW_GPIOB #define GPIO_SDA GPIO_PIN_8 #define GPIO_SCL GPIO_PIN_9 //设置SDA输出模式 #define SDA_OUT() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct); } //设置SDA输入模式 #define SDA_IN() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; GPIO_Init(PORT_MPU6050, &GPIO_InitStruct); } //获取SDA引脚的电平变化 #define SDA_GET() GPIO_ReadPin(PORT_MPU6050, GPIO_SDA) //SDA与SCL输出 #define SDA(x) GPIO_WritePin(PORT_MPU6050, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) ) #define SCL(x) GPIO_WritePin(PORT_MPU6050, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) ) //MPU6050的AD0是IIC地址引脚，接地则IIC地址为0x68,接VCC则IIC地址为0x69 #define MPU6050_RA_SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率 地址 #define MPU6050_RA_CONFIG 0x1A //设置数字低通滤波器 地址 #define MPU6050_RA_GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪配置寄存器 #define MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG 0x1C //加速度传感器配置寄存器 #define MPU_INT_EN_REG 0X38 //中断使能寄存器 #define MPU_USER_CTRL_REG 0X6A //用户控制寄存器 #define MPU_FIFO_EN_REG 0X23 //FIFO使能寄存器 #define MPU_PWR_MGMT2_REG 0X6C //电源管理寄存器2 #define MPU_GYRO_CFG_REG 0X1B //陀螺仪配置寄存器 #define MPU_ACCEL_CFG_REG 0X1C //加速度计配置寄存器 #define MPU_CFG_REG 0X1A //配置寄存器 #define MPU_SAMPLE_RATE_REG 0X19 //采样频率分频器 #define MPU_INTBP_CFG_REG 0X37 //中断/旁路设置寄存器 #define MPU6050_RA_PWR_MGMT_1 0x6B #define MPU6050_RA_PWR_MGMT_2 0x6C #define MPU6050_WHO_AM_I 0x75 #define MPU6050_SMPLRT_DIV 0 //8000Hz #define MPU6050_DLPF_CFG 0 #define MPU6050_GYRO_OUT 0x43 //MPU6050陀螺仪数据寄存器地址 #define MPU6050_ACC_OUT 0x3B //MPU6050加速度数据寄存器地址 #define MPU6050_RA_TEMP_OUT_H 0x41 //温度高位 #define MPU6050_RA_TEMP_OUT_L 0x42 //温度低位 #define MPU_ACCEL_XOUTH_REG 0X3B //加速度值,X轴高8位寄存器 #define MPU_ACCEL_XOUTL_REG 0X3C //加速度值,X轴低8位寄存器 #define MPU_ACCEL_YOUTH_REG 0X3D //加速度值,Y轴高8位寄存器 #define MPU_ACCEL_YOUTL_REG 0X3E //加速度值,Y轴低8位寄存器 #define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG 0X3F //加速度值,Z轴高8位寄存器 #define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG 0X40 //加速度值,Z轴低8位寄存器 #define MPU_TEMP_OUTH_REG 0X41 //温度值高八位寄存器 #define MPU_TEMP_OUTL_REG 0X42 //温度值低8位寄存器 #define MPU_GYRO_XOUTH_REG 0X43 //陀螺仪值,X轴高8位寄存器 #define MPU_GYRO_XOUTL_REG 0X44 //陀螺仪值,X轴低8位寄存器 #define MPU_GYRO_YOUTH_REG 0X45 //陀螺仪值,Y轴高8位寄存器 #define MPU_GYRO_YOUTL_REG 0X46 //陀螺仪值,Y轴低8位寄存器 #define MPU_GYRO_ZOUTH_REG 0X47 //陀螺仪值,Z轴高8位寄存器 #define MPU_GYRO_ZOUTL_REG 0X48 //陀螺仪值,Z轴低8位寄存器 char MPU6050_WriteReg(uint8_t addr,uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t *regdata); char MPU6050_ReadData(uint8_t addr, uint8_t regaddr,uint8_t num,uint8_t* Read); char MPU6050_Init(void); void MPU6050ReadGyro(short *gyroData); void MPU6050ReadAcc(short *accData); float MPU6050_GetTemp(void); uint8_t MPU6050ReadID(void); #endif

移植完成以上文件后，只是完成了获取陀螺仪和加速度的原始数据，我们是希望获取到角度数据。

因为MPU6050内部带有DMP处理单元，加上官方提供了比较完整的运动处理驱动库，大大降低了我们的编程和对数据的处理难度。我们可以将各个运动的参数计算，如旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据，通过调用运动处理驱动库函数，直接读取出数据来。

这里提供官方的运动处理驱动库，分别需要用到“inv_mpu.h”、“inv_mpu.c”、“dmpKey.h”、“dmpmap.h“、“inv_mpu_dmp_motion_driver.h”、“inv_mpu_dmp_motion_driver.c”等六个文件。已经移植完成并适配开发板的官方库文件，见下方的文件下载。

下载链接

链接：https://pan.baidu.com/s/1zNmYa1-i6YtL5Wi0xuTtxA?pwd=LCKF 提取码：LCKF

下载完成之后，复制到bsp文件夹下

然后我们导入工程

动图过大无法导入，请移步网页查看

https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dwx-cw32f030c8t6/module/sensor/mpu6050-six-axis-sensor.html

4、移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #include "board.h" #include "stdio.h" #include "bsp_uart.h" #include "bsp_mpu6050.h" #include "inv_mpu.h" int32_t main(void) { board_init(); // 开发板初始化 uart1_init(115200); // 串口1波特率115200 float pitch=0,roll=0,yaw=0; //欧拉角 printf("startrn"); //MPU6050初始化 MPU6050_Init(); //DMP初始化 while( mpu_dmp_init() ) { printf("dmp errorrn"); delay_ms(200); } printf("Initialization Data Succeed rn"); while(1) { //获取欧拉角 if( mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw) == 0 ) { printf("rnpitch =%.2frn", pitch); printf("rnroll =%.2frn", roll); printf("rnyaw =%.2frn", yaw); } delay_ms(20);//根据设置的采样率，不可设置延时过大 } }

移植现象：串口输出偏航角、俯仰角、翻滚角。

模块移植成功案例代码：

链接：https://pan.baidu.com/s/1Ts1A7Eqng7yCa2YabmI6_A?pwd=LCKF

提取码：LCKF

审核编辑 黄宇