【STM32F411 Nucleo试用体验】4、通过MPU6050获取小车倾斜角

   MPU-6000（6050）为全球首例整合性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间轴之差的问题，减少了大量的封装空间。
   MPU-6000（6050）的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec (dps)，可准确追踪快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的IC或最高达20MHz的SPI（MPU-6050没有SPI）。MPU-6000可在不同电压下工作，VDD供电电压介为2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VDDIO供电为1.8V± 5%（MPU6000仅用VDD）。MPU-6000的包装尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。
   MPU6050以数字输出6轴或9轴的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据。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)。可程式控制，且程式控制范围为±2g、±4g、±8g和±16g的3轴加速器。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。数字运动处理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可减少复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷。运动处理数据库支持Android、Linux与Windows 内建之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。以数位输出的温度传感器以数位输入的同步引脚(Sync pin)支援视频电子影相稳定技术与GPS 可程式控制的中断(interrupt)支援姿势识别、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。 VDD供电电压为2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO为1.8V± 5% 陀螺仪运作电流：5mA，陀螺仪待命电流：5µA；加速器运作电流：350µA，加速器省电模式电流： 20µA@10Hz 高达400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主机接口(serial host interface) 内建频率产生器在所有温度范围(full temperature range)仅有±1%频率变化。使用者亲自测试 10,000 g 碰撞容忍度为可携式产品量身订作的最小最薄包装 (4x4x0.9mm QFN) 符合RoHS及环境标准。
   这里我使用的是模拟I2C，因为使用引脚比较随意，通信效果也挺不错，所以我还是比较愿意使用模拟IC的。
MPU6050初始化及数据读取：

u8 Init_MPU6050(void)
{
I2C_GPIO_Config();
ysm(1);
I2C_Start();
ysm(1);
Single_Write(MPU6050_Addr,PWR_MGMT_1, 0x00);
Single_Write(MPU6050_Addr,SMPLRT_DIV, 0x02);
Single_Write(MPU6050_Addr,CONFIG, 0x02);
Single_Write(MPU6050_Addr,GYRO_CONFIG, 0x18);
Single_Write(MPU6050_Addr,ACCEL_CONFIG, 0x11);
return (Single_Read(MPU6050_Addr,WHO_AM_I)); //0X68
}
void READ6050_in_float(Float_mpu *data)
{
u8 a,b;
a=Single_Read(MPU6050_Addr,ACCEL_XOUT_L);
b=Single_Read(MPU6050_Addr,ACCEL_XOUT_H);
data->AX=((short)(b<<8)|a)/4096.0f;
a=Single_Read(MPU6050_Addr,ACCEL_YOUT_L);
b=Single_Read(MPU6050_Addr,ACCEL_YOUT_H);
data->AY=((short)(b<<8)|a)/4096.0f;
a=Single_Read(MPU6050_Addr,ACCEL_ZOUT_L);
b=Single_Read(MPU6050_Addr,ACCEL_ZOUT_H);
data->AZ=((short)(b<<8)|a)/4096.0f;
a=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_XOUT_L);
b=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_XOUT_H);
data->GX=((short)(b<<8)|a)/16.384f;
a=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_YOUT_L);
b=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_YOUT_H);
data->GY=((short)(b<<8)|a)/16.384f;
a=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_ZOUT_L);
b=Single_Read(MPU6050_Addr,GYRO_ZOUT_H);
data->GZ=((short)(b<<8)|a)/16.384f;
}

数据更新：采集频率500HZ

Float_mpu MPU_DATA,MPU_Final;
float CAR_Dip_Angle;
static float MPU_ZREO_GX,MPU_ZREO_GY,MPU_ZREO_GZ;
void TIM9_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=0x10000;
TIM9->CR1=0;
TIM9->DIER=1;
TIM9->ARR=9999;
TIM9->PSC=19;
NVIC->ISER[0]|=0x01U<
NVIC->IP[TIM1_BRK_TIM9_IRQn]=0x10;
TIM9->CR1=1;
}
void Zreo_process(void)
{
int k;
float gxtp=0,gytp=0,gztp=0;
k=100;
while(k--)
{
READ6050_in_float(&MPU_DATA);
gxtp+=MPU_DATA.GX;
gytp+=MPU_DATA.GY;
gztp+=MPU_DATA.GZ;
ysm(2);
}
MPU_ZREO_GX=gxtp/100.0f;
MPU_ZREO_GY=gytp/100.0f;
MPU_ZREO_GZ=gztp/100.0f;
CAR_Dip_Angle = atan2f(MPU_DATA.AX,MPU_DATA.AZ) * 57.3f;
}
void Data_UPdate_Init(void)
{
Zreo_process();
TIM9_Init();
}
void TIM1_BRK_TIM9_IRQHandler(void)
{
if(TIM9->SR&0x01)
{
READ6050_in_float(&MPU_DATA);
MPU_DATA.GX -= MPU_ZREO_GX;
MPU_DATA.GY -= MPU_ZREO_GY;
MPU_DATA.GZ -= MPU_ZREO_GZ;
MPU_Final.AX = MPU_Final.AX*0.7f + MPU_DATA.AX*0.3f;
MPU_Final.AY = MPU_Final.AY*0.7f + MPU_DATA.AY*0.3f;
MPU_Final.AZ = MPU_Final.AZ*0.7f + MPU_DATA.AZ*0.3f;
MPU_Final.GX = MPU_Final.GX*0.7f + MPU_DATA.GX*0.3f;
MPU_Final.GY = MPU_Final.GY*0.7f + MPU_DATA.GY*0.3f;
MPU_Final.GZ = MPU_Final.GZ*0.7f + MPU_DATA.GZ*0.3f;
CAR_Dip_Angle += (atan2f(MPU_Final.AX,MPU_Final.AZ) * 57.3f - CAR_Dip_Angle)*0.02f - MPU_Final.GY * 0.98f/500.0f;
}
TIM9->SR=0;
}