【OneNET麒麟座试用体验】（五）麒麟座读取MPU6050

开发板

本帖最后由 he07413 于 2017-4-24 10:45 编辑

平衡车的陀螺仪部件，我使用的MPU6050模块。左侧那个洞洞板上，上方红色的是电机驱动。中间蓝色的小模块就是MPU6050。连线如图，可能看不清，下面会详细介绍。

查看麒麟座开发板的原理图可以看到，有一些没有用到的引脚。之所以不占用板子上其他资源的IO口，主要是考虑到，小车跑起来之后还要用板子上的传感器采集信息。所以只能用剩下的引脚东拼西凑了。

决定用PB3引脚做IIC通讯的SCK时钟线，PB4引脚做SDA数据线。右侧 PA8-PA11为定时器1的4个通道，后面可以用来做PWM输出作为直流电机驱动的输入信号。或者给电机编码器使用。左侧的PC0-PC3被1602占用了。可以说如果不放弃板子原本就带的一些传感器的话，可用的引脚资源非常少 - -

IIC通讯采用软件模拟的方式，下面是IIC底层驱动程序。

/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************

复制代码

MPU6050初始化，数据读取。

/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
将新的ADC数据更新到FIFO数组，做滤波处理
*******************************************************************************/
void MPU6050_newValues(int16_t ax,int16_t ay,int16_t az,int16_t gx,int16_t gy,int16_t gz)
{
unsigned char i ;
int32_t sum=0;
for(i=1;i<10;i++){ //FIFO ²Ù×÷
MPU6050_FIFO[0][i-1]=MPU6050_FIFO[0][i];
MPU6050_FIFO[1][i-1]=MPU6050_FIFO[1][i];
MPU6050_FIFO[2][i-1]=MPU6050_FIFO[2][i];
MPU6050_FIFO[3][i-1]=MPU6050_FIFO[3][i];
MPU6050_FIFO[4][i-1]=MPU6050_FIFO[4][i];
MPU6050_FIFO[5][i-1]=MPU6050_FIFO[5][i];
}
MPU6050_FIFO[0][9]=ax;//½«ÐÂµÄÊý¾Ý·ÅÖÃµ½ Êý¾ÝµÄ×îºóÃæ
MPU6050_FIFO[1][9]=ay;
MPU6050_FIFO[2][9]=az;
MPU6050_FIFO[3][9]=gx;
MPU6050_FIFO[4][9]=gy;
MPU6050_FIFO[5][9]=gz;
sum=0;
for(i=0;i<10;i++){ //Çóµ±Ç°Êý×éµÄºÏ£¬ÔÙÈ¡Æ½¾ùÖµ
sum+=MPU6050_FIFO[0][i];
}
MPU6050_FIFO[0][10]=sum/10;
sum=0;
for(i=0;i<10;i++){
sum+=MPU6050_FIFO[1][i];
}
MPU6050_FIFO[1][10]=sum/10;
sum=0;
for(i=0;i<10;i++){
sum+=MPU6050_FIFO[2][i];
}
MPU6050_FIFO[2][10]=sum/10;
sum=0;
for(i=0;i<10;i++){
sum+=MPU6050_FIFO[3][i];
}
MPU6050_FIFO[3][10]=sum/10;
sum=0;
for(i=0;i<10;i++){
sum+=MPU6050_FIFO[4][i];
}
MPU6050_FIFO[4][10]=sum/10;
sum=0;
for(i=0;i<10;i++){
sum+=MPU6050_FIFO[5][i];
}
MPU6050_FIFO[5][10]=sum/10;
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
设置MPU6050的时钟源
* CLK_SEL | Clock Source
* --------+--------------------------------------
* 0 | Internal oscillator
* 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
*******************************************************************************/
void MPU6050_setClockSource(uint8_t source){
IICwriteBits(devAddr, MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, MPU6050_PWR1_CLKSEL_BIT, MPU6050_PWR1_CLKSEL_LENGTH, source);
}
/** Set full-scale gyroscope range.
* @param range New full-scale gyroscope range value
* [url=home.php?mod=space&uid=1466806]@SEE[/url] getFullScaleRange()
* @see MPU6050_GYRO_FS_250
* @see MPU6050_RA_GYRO_CONFIG
* @see MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_BIT
* @see MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_LENGTH
*/
void MPU6050_setFullScaleGyroRange(uint8_t range) {
IICwriteBits(devAddr, MPU6050_RA_GYRO_CONFIG, MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_BIT, MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_LENGTH, range);
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
设置加速度计的最大量程
*******************************************************************************/
void MPU6050_setFullScaleAccelRange(uint8_t range) {
IICwriteBits(devAddr, MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG, MPU6050_ACONFIG_AFS_SEL_BIT, MPU6050_ACONFIG_AFS_SEL_LENGTH, range);
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
设置是否进入睡眠模式
*******************************************************************************/
void MPU6050_setSleepEnabled(uint8_t enabled) {
IICwriteBit(devAddr, MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, MPU6050_PWR1_SLEEP_BIT, enabled);
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
读取芯片ID
*******************************************************************************/
uint8_t MPU6050_getDeviceID(void) {
IICreadBytes(devAddr, MPU6050_RA_WHO_AM_I, 1, buffer);
return buffer[0];
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
检测是否已连接
*******************************************************************************/
uint8_t MPU6050_testConnection(void) {
if(MPU6050_getDeviceID() == 0x68) //0b01101000;
return 1;
else return 0;
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
设置MPU6050是否做AUX IIC主机
*******************************************************************************/
void MPU6050_setI2CMasterModeEnabled(uint8_t enabled) {
IICwriteBit(devAddr, MPU6050_RA_USER_CTRL, MPU6050_USERCTRL_I2C_MST_EN_BIT, enabled);
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
*******************************************************************************/
void MPU6050_setI2CBypassEnabled(uint8_t enabled) {
IICwriteBit(devAddr, MPU6050_RA_INT_PIN_CFG, MPU6050_INTCFG_I2C_BYPASS_EN_BIT, enabled);
}
/**************************ÊµÏÖº¯Êý********************************************
初始化
*******************************************************************************/
void MPU6050_initialize(void) {
MPU6050_setClockSource(MPU6050_CLOCK_PLL_YGYRO); //ÉèÖÃÊ±ÖÓ
MPU6050_setFullScaleGyroRange(MPU6050_GYRO_FS_2000);//ÍÓÂÝÒÇ×î´óÁ¿³Ì +-1000¶ÈÃ¿Ãë
MPU6050_setFullScaleAccelRange(MPU6050_ACCEL_FS_2); //¼ÓËÙ¶È¶È×î´óÁ¿³Ì +-2G
MPU6050_setSleepEnabled(0); //½øÈë¹¤×÷×´Ì¬
MPU6050_setI2CMasterModeEnabled(0); //²»ÈÃMPU6050 ¿ØÖÆAUXI2C
MPU6050_setI2CBypassEnabled(0); //Ö÷¿ØÖÆÆ÷µÄI2CÓë MPU6050µÄAUXI2C Ö±Í¨¡£¿ØÖÆÆ÷¿ÉÒÔÖ±½Ó·ÃÎÊHMC5883L
}

复制代码

获取姿态信息

/**************************************************************************
获取姿态信息
**************************************************************************/
void Get_Angle(u8 way)
{
float Accel_Y,Accel_X,Accel_Z,Gyro_Y,Gyro_Z;
Temperature=Read_Temperature(); //===¶ÁÈ¡MPU6050ÄÚÖÃÎÂ¶È´«¸ÐÆ÷Êý¾Ý£¬½üËÆ±íÊ¾Ö÷°åÎÂ¶È¡£
if(way==1) //===DMPµÄ¶ÁÈ¡ÔÚÊý¾Ý²É¼¯ÖÐ¶ÏÌáÐÑµÄÊ±ºò£¬ÑÏ¸ñ×ñÑÊ±ÐòÒªÇó
{
Read_DMP(); //===¶ÁÈ¡¼ÓËÙ¶È¡¢½ÇËÙ¶È¡¢Çã½Ç
Angle_Balance=Pitch; //===¸üÐÂÆ½ºâÇã½Ç
Gyro_Balance=gyro[1]; //===¸üÐÂÆ½ºâ½ÇËÙ¶È
Gyro_Turn=gyro[2]; //===¸üÐÂ×ªÏò½ÇËÙ¶È
Acceleration_Z=accel[2]; //===¸üÐÂZÖá¼ÓËÙ¶È¼Æ
}
else
{
Gyro_Y=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_YOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_YOUT_L); //¶ÁÈ¡YÖáÍÓÂÝÒÇ
Gyro_Z=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_L); //¶ÁÈ¡ZÖáÍÓÂÝÒÇ
Accel_X=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_L); //¶ÁÈ¡XÖá¼ÓËÙ¶È¼Æ
Accel_Z=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_L); //¶ÁÈ¡ZÖá¼ÓËÙ¶È¼Æ
if(Gyro_Y>32768) Gyro_Y-=65536; //Êý¾ÝÀàÐÍ×ª»» Ò²¿ÉÍ¨¹ýshortÇ¿ÖÆÀàÐÍ×ª»»
if(Gyro_Z>32768) Gyro_Z-=65536; //Êý¾ÝÀàÐÍ×ª»»
if(Accel_X>32768) Accel_X-=65536; //Êý¾ÝÀàÐÍ×ª»»
if(Accel_Z>32768) Accel_Z-=65536; //Êý¾ÝÀàÐÍ×ª»»
Gyro_Balance=-Gyro_Y; //¸üÐÂÆ½ºâ½ÇËÙ¶È
Accel_Y=atan2(Accel_X,Accel_Z)*180/PI; //¼ÆËãÇã½Ç
Gyro_Y=Gyro_Y/16.4; //ÍÓÂÝÒÇÁ¿³Ì×ª»»
if(Way_Angle==2) Kalman_Filter(Accel_Y,-Gyro_Y);//¿¨¶ûÂüÂË²¨
else if(Way_Angle==3) Yijielvbo(Accel_Y,-Gyro_Y); //»¥²¹ÂË²¨
Angle_Balance=angle; //¸üÐÂÆ½ºâÇã½Ç
Gyro_Turn=Gyro_Z; //¸üÐÂ×ªÏò½ÇËÙ¶È
Acceleration_Z=Accel_Z; //===¸üÐÂZÖá¼ÓËÙ¶È¼Æ
}
}

复制代码

通过IO引脚模拟I2C程序，读取MPU6050的ADC转换结果。进行姿态解算。麒麟座的PA9 PA10两个IO引脚虽然作为USRAT1串口，可以打印姿态到电脑上，但是由于资源有限，这两个引脚打算作为PWM输出信号给直流电机驱动板。暂时把姿态信息显示在1602液晶屏上看看效果。

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