外设学习-mpu6050

MPU6050模块内部整合三轴陀螺仪、三轴加速度计以及数字运动处理器，通过IIC输出信号，可测量角加速度，通过数据处理得到pitch
Yaw、Roll角，自带数字温度传感器,VCC接5V，GND接单片机GDN、IIC接口为SCL(PB8)、SDA(PB9)、AD0设置地址角。
官方提供数据处理源码，如下：

代码：
IIC.C

//PB8(SCL)  PB9(SDA)
void IIC_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;
}

先配置IO口，查看芯片手册，SCL为PB8，SDA为PB9，接着根据时序图配置。

//起始信号
void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
	IIC_SDA=0;
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0;
}

看时序图，刚开始SDA和SCL都是高电平，接着SDA先变低电平，SCL接着变低电平，这是起始信号。

//停止信号
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;
	delay_us(4);
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;
	delay_us(4);
}

停止信号，SCL和SDA都是低电平，SCL先变高电平，SDA接着变高电平，这是结束信号。

void IIC_Wait_ACK(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();
	IIC_SDA=1;delay_us(1);
	IIC_SCL=1;delay_us(1);
	while(READ_SDA)
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;
	return 0;
}

//产生应答
void IIC_ACK(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

//不产生应答
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

IIC总线上的数据都是8位字节传送，发送器每发送一个字节，在时钟脉冲期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号，ack=0(应答成功),ack=1(应答失败)

//IIC发送一个字节
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
	u8 t;
	SDA_OUT();
	IIC_SCL=0;
	foR(t=0;t<8;t++)
	{
		IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
		txd<<=1;
		delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2);
		IIC_SCL=0;
		delay_us(2);
	}
}

//读一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//数据输入
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		IIC_SCL=0;
		delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
		receive<<=1;
		if(READ_SDA)receive++;
		delay_us(1);
	}
	if(!ack)
			IIC_NAck();
	else
		  IIC_Ack();
	return receive;
}

MPU6050.C（正点原子官方代码）

//初始化MPU6050
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Init(void)
{ 
	u8 res;
	IIC_Init();//初始化IIC总线
	MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);	//复位MPU6050
    delay_ms(100);
	MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00);	//唤醒MPU6050 
	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);						//设置采样率50Hz
	MPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00);	//关闭所有中断
	MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00);	//I2C主模式关闭
	MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);	//关闭FIFO
	MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80);	//INT引脚低电平有效
	res=MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
	if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确
	{
		MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01);	//设置CLKSEL,PLL X轴为参考
		MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00);	//加速度与陀螺仪都工作
		MPU_Set_Rate(50);						//设置采样率为50Hz
 	}else return 1;
	return 0;
}
//设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围
//fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)
{
	return MPU_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围  
}
//设置MPU6050加速度传感器满量程范围
//fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)
{
	return MPU_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围  
}
//设置MPU6050的数字低通滤波器
//lpf:数字低通滤波频率(Hz)
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf)
{
	u8 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 MPU_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器  
}
//设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)
//rate:4~1000(Hz)
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)
{
	u8 data;
	if(rate>1000)rate=1000;
	if(rate<4)rate=4;
	data=1000/rate-1;
	data=MPU_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,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
}

//得到温度值
//返回值:温度值(扩大了100倍)
short MPU_Get_Temperature(void)
{
    u8 buf[2]; 
    short raw;
	float temp;
	MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf); 
    raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  
    temp=36.53+((double)raw)/340;  
    return temp*100;;
}
//得到陀螺仪值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
{
    u8 buf[6],res;  
	res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);
	if(res==0)
	{
		*gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  
		*gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];  
		*gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
	} 	
    return res;;
}
//得到加速度值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
{
    u8 buf[6],res;  
	res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);
	if(res==0)
	{
		*ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  
		*ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];  
		*az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
	} 	
    return res;;
}
//IIC连续写
//addr:器件地址 
//reg:寄存器地址
//len:写入长度
//buf:数据区
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
	u8 i; 
    IIC_Start(); 
	IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	if(IIC_Wait_Ack())	//等待应答
	{
		IIC_Stop();		 
		return 1;		
	}
    IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    IIC_Wait_Ack();		//等待应答
	for(i=0;i<len;i++)
	{
		IIC_Send_Byte(buf[i]);	//发送数据
		if(IIC_Wait_Ack())		//等待ACK
		{
			IIC_Stop();	 
			return 1;		 
		}		
	}    
    IIC_Stop();	 
	return 0;	
} 
//IIC连续读
//addr:器件地址
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{ 
 	IIC_Start(); 
	IIC_Send_Byte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	if(IIC_Wait_Ack())	//等待应答
	{
		IIC_Stop();		 
		return 1;		
	}
    IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    IIC_Wait_Ack();		//等待应答
    IIC_Start();
	IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令	
    IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
	while(len)
	{
		if(len==1)*buf=IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送nACK 
		else *buf=IIC_Read_Byte(1);		//读数据,发送ACK  
		len--;
		buf++; 
	}    
    IIC_Stop();	//产生一个停止条件 
	return 0;	
}
//IIC写一个字节 
//reg:寄存器地址
//data:数据
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data) 				 
{ 
    IIC_Start(); 
	IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	if(IIC_Wait_Ack())	//等待应答
	{
		IIC_Stop();		 
		return 1;		
	}
    IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
	IIC_Send_Byte(data);//发送数据
	if(IIC_Wait_Ack())	//等待ACK
	{
		IIC_Stop();	 
		return 1;		 
	}		 
    IIC_Stop();	 
	return 0;
}
//IIC读一个字节 
//reg:寄存器地址 
//返回值:读到的数据
u8 MPU_Read_Byte(u8 reg)
{
	u8 res;
    IIC_Start(); 
	IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令	
	IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
    IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址
    IIC_Wait_Ack();		//等待应答
    IIC_Start();
	IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送器件地址+读命令	
    IIC_Wait_Ack();		//等待应答 
	res=IIC_Read_Byte(0);//读取数据,发送nACK 
    IIC_Stop();			//产生一个停止条件 
	return res;		
}