模块学习（二）——MPU6050

去年电赛备赛期间，学的STM32标准库，那一整个繁琐直接给我劝退了，当时学习MPU6050时就非常痛苦，代码也看不懂，无非抄来抄去，然后就是编译，改错，编译无穷尽也。最近参考野火的MPU6050代码，将其移植到了MSP430f5529之上，今天分享出来。

1.重要性

MPU6050模块对于不论平衡车还是四旋翼无人机的开发都是非常重要的一个模块，除此之外，对于四轮小车的转弯闭环控制也是至关重要的，因此备战电赛控制类这是一个不可避开的模块。该模块包含陀螺仪和加速度传感器，可以解算出其x，y，z三个方向的角度和各个方向的角速度，使用十分方便，此次并未采用官方的DMP库。

2.代码

废话不多说，直接上代码，调用即可。

/*

 * MPU6050.c

 *

 *  Created on: 2022年7月17日

 *      Author: S10

 */

#include "driverlib.h"

#include "mpu6050.h"

void ByteWrite6050(unsigned char REG_Address,unsigned char REG_data);

unsigned char ByteRead6050(unsigned char REG_Address);

int Get6050Data(unsigned char REG_Address);

void InitMPU6050();

float Mpu6050AccelAngle(char dir);

float Mpu6050GyroAngle(char dir);

///开启信号

void IIC_start()

{

    SDA_OUT;

    SCL_OUT;

    SCL_HIGH;

    SDA_HIGH;

    __delay_cycles(10);

    SDA_LOW;

    __delay_cycles(10);

    SCL_LOW;

}

///停止信号

void IIC_stop()

{

    SDA_OUT;

    SCL_OUT;

    SDA_LOW;

    SCL_HIGH;

    __delay_cycles(10);

    SDA_HIGH;

    __delay_cycles(10);

}

//发送应答信号(MCU=>||)

void SendACK(unsigned char ack)

{

    SDA_OUT;

    SCL_OUT;

    if(ack==1)

    {

        SDA_HIGH;

    }

    else if(ack==0)

    {

        SDA_LOW;

    }

    else

        return;

    SCL_HIGH;

    __delay_cycles(10);

    SCL_LOW;

    __delay_cycles(10);

}

接收应答信号（||=>MCU）

unsigned char IIC_testACK()

{

    unsigned char a;

    SCL_OUT;

    SDA_IN;

//GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor (GPIO_PORT_P8, GPIO_PIN2);

    SCL_HIGH;

    __delay_cycles(10);

    if(GPIO_getInputPinValue (GPIO_PORT_P8, GPIO_PIN2)==1)

    {

        a=1;

    }

    else

    {

        a=0;

    }

    SCL_LOW;

    __delay_cycles(10);

    SDA_OUT;

    return a;

}

///向IIC总线发送数据（MCU=>||）

void IIC_writebyte(unsigned char IIC_byte)

{

    unsigned char i;

    SDA_OUT;

    SCL_OUT;

//    SCL_LOW;

        for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器

            {

                if((IIC_byte<                {

                    SDA_HIGH;

                }

                else

                {

                    SDA_LOW;

                }

        __delay_cycles(10);

        SCL_HIGH;

        __delay_cycles(10);

        SCL_LOW;

//        __delay_cycles(10);

//        IIC_byte<<=1;

    }

    IIC_testACK();

}

IIC接收一个字节(||——>MCU)

unsigned char IIC_readebyte(void)

{

    unsigned char i,k=0;

    SDA_IN;

    GPIO_setAsInputPinWithPullUpResistor (GPIO_PORT_P8, GPIO_PIN2);

    SCL_OUT;

    SCL_LOW;

    __delay_cycles(100);

    for(i=0;i<8;i++)

    {

        SCL_HIGH;

        k=k<<1;

        if(SDA)

            k|=1;

        SCL_LOW;

        __delay_cycles(100);

    }

    SDA_OUT;

    __delay_cycles(100);

    return k;

}

//**************************************

//向I2C设备写入一个字节数据

//**************************************

void ByteWrite6050(unsigned char REG_Address,unsigned char REG_data)

{

    IIC_start();                  //起始信号

    IIC_writebyte(SlaveAddress);   //发送设备地址+写信号

    IIC_writebyte(REG_Address);    //内部寄存器地址，

    IIC_writebyte(REG_data);        //内部寄存器数据，

    IIC_stop();                   //发送停止信号

}

//**************************************

//从I2C设备读取一个字节数据

//**************************************

unsigned char ByteRead6050(unsigned char REG_Address)

{

    unsigned char REG_data;

    IIC_start();                   //起始信号

    IIC_writebyte(SlaveAddress);     //发送设备地址+写信号

    IIC_writebyte(REG_Address);      //发送存储单元地址，从0开始

    IIC_start();                   //起始信号

    IIC_writebyte(SlaveAddress+1);  //发送设备地址+读信号

    REG_data=IIC_readebyte();       //读出寄存器数据

    SendACK(1);                //接收应答信号

    IIC_stop();                    //停止信号

    return REG_data;

}

//**************************************

//合成数据

//**************************************

int Get6050Data(unsigned char REG_Address)

{

    char H,L;

    H=ByteRead6050(REG_Address);

    L=ByteRead6050(REG_Address+1);

    return (H<<8)+L;   //合成数据

}

//**************************************

//初始化MPU6050

//**************************************

void InitMPU6050()

{

    ByteWrite6050(PWR_MGMT_1, 0x00);  // 解除休眠状态

    ByteWrite6050(SMPLRT_DIV, 0x07);  // 陀螺仪采样率设置（125HZ）

    ByteWrite6050(CONFIG, 0x06);      // 低通滤波器设置（5HZ频率）

    ByteWrite6050(GYRO_CONFIG, 0x18); // 陀螺仪自检及检测范围设置(不自检,16.4LSB/DBS/S)

    ByteWrite6050(ACCEL_CONFIG, 0x01); // 不自检，量程2g

}

/*

**********************************************

**函数名  ：float Mpu6050AccelAngle(int8 dir)

**函数功能：输出加速度传感器测量的倾角值

**            范围为2g时，换算关系：16384 LSB/g

**            角度较小时，x=sinx得到角度（弧度）, deg = rad*180/3.14

**            因为x>=sinx,故乘以1.2适当放大

**返回参数：测量的倾角值

**传入参数：dir - 需要测量的方向

**           ACCEL_XOUT - X方向

**           ACCEL_YOUT - Y方向

**           ACCEL_ZOUT - Z方向

**********************************************

*/

float Mpu6050AccelAngle(char dir)

{

    float accel_agle; // 测量的倾角值

    float result; // 测量值缓存变量

    result = (float)Get6050Data(dir); // 测量当前方向的加速度值,转换为浮点数

    accel_agle = (result + MPU6050_ZERO_ACCELL)/16384; // 去除零点偏移,计算得到角度（弧度）

    accel_agle = accel_agle*1.2*180/3.14;     //弧度转换为度

    return accel_agle; // 返回测量值

}

/*

**********************************************

**函数名  ：float Mpu6050GyroAngle(int8 dir)

**函数功能：输出陀螺仪测量的倾角加速度

**            范围为2000deg/s时，换算关系：16.4 LSB/(deg/s)

**返回参数：测量的倾角加速度值

**传入参数：dir - 需要测量的方向

**           GYRO_XOUT - X轴方向

**           GYRO_YOUT - Y轴方向

**           GYRO_ZOUT - Z轴方向

**********************************************

*/

float Mpu6050GyroAngle(char dir)

{

    float gyro_angle;

    gyro_angle = (float)Get6050Data(dir);   // 检测陀螺仪的当前值

    gyro_angle = -(gyro_angle + MPU6050_ZERO_GYRO)/16.4;    //去除零点偏移，计算角速度值,负号为方向处理

    return gyro_angle; // 返回测量值

}

/*

 * MPU6050.h

 *

 *  Created on: 2022年7月17日

 *      Author: S10

 */

#ifndef MPU6050_H_

#define MPU6050_H_

//********Mpu6050的零点校准值**************

#define MPU6050_ZERO_ACCELL 378

#define MPU6050_ZERO_GYRO 13

//*************定义MPU6050内部地址*******************

#define SMPLRT_DIV      0x19    //输出8位无符号位，输出分频，用来配置采样频率的寄存器。采样率=陀螺仪的输出率/（1+该寄存器值),低通滤波器使能时陀螺仪输出为8k，反之1k。

#define CONFIG          0x1A    //配置低通滤波器的寄存器

#define GYRO_CONFIG     0x1B    //三个方向角度的自我测试和量程

#define ACCEL_CONFIG    0x1C    //三个方向加速度的自我测试和量程

/***************加速度传感器寄存器******************/

#define ACCEL_XOUT_H            0x3B

#define ACCEL_XOUT_L            0x3C

#define ACCEL_XOUT      ACCEL_XOUT_H    // X轴读取地址，高位为起始位

#define ACCEL_YOUT_H            0x3D

#define ACCEL_YOUT_L            0x3E

#define ACCEL_YOUT      ACCEL_YOUT_H    // Y轴读取地址，高位为起始位

#define ACCEL_ZOUT_H            0x3F

#define ACCEL_ZOUT_L            0x40

#define ACCEL_ZOUT      ACCEL_ZOUT_H    // Z轴读取地址，高位为起始位

/*****************温度传感器寄存器****************/

#define TEMP_OUT_H      0x41

#define TEMP_OUT_L      0x42

#define TEMP_OUT          TEMP_OUT_H    // 温度传感器读取地址，高位为起始位

//

/陀螺仪相关寄存器//

//

#define GYRO_XOUT_H     0x43

#define GYRO_XOUT_L     0x44

#define GYRO_XOUT        GYRO_XOUT_H    // 陀螺仪X轴读取地址，高位为起始位

#define GYRO_YOUT_H     0x45

#define GYRO_YOUT_L     0x46

#define GYRO_YOUT        GYRO_YOUT_H    // 陀螺仪Y轴读取地址，高位为起始位

#define GYRO_ZOUT_H     0x47

#define GYRO_ZOUT_L     0x48

#define GYRO_ZOUT        GYRO_ZOUT_H    // 陀螺仪Z轴读取地址，高位为起始位

///

其它寄存器/

//

#define PWR_MGMT_1      0x6B    //电源管理