模块学习（二）——MPU6050

去年电赛备赛期间，我学到了STM32标准库，整个繁琐直接劝退了我。MPU6050年非常痛苦，代码无法理解是抄来抄去，然后是编译，改错，编译无穷。最近参考野火MPU6050代码移植到MSP430f5529之上，今天分享出来。

1.重要性

MPU6050模块是平衡车和四旋翼无人机开发的重要模块。此外，四轮车的转弯闭环控制也非常重要，因此备战电赛控制是不可避免的模块。该模块包括陀螺仪和加速度传感器x，y，z三个方向的角度和各个方向的角速度使用非常方便，这次没有官方使用DMP库。

2.代码

废话不多说，直接上代码，调用。

/* * 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);  ////打开信号 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<<i)&0x80)
                { 
        
                    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
#define WHO_AM_I 0x75 //6位iic地址，最后一位A0控制
//
///iic地址设置
/
#define SlaveAddress 0xD0 //A0接地，若接3.3v则0xD1

extern void ByteWrite6050(unsigned char REG_Address,unsigned char REG_data);
extern unsigned char ByteRead6050(unsigned char REG_Address);
extern int Get6050Data(unsigned char REG_Address);
extern void InitMPU6050();
extern float Mpu6050AccelAngle(char dir);
extern float Mpu6050GyroAngle(char dir);

#define SCL_HIGH P1OUT|=BIT2
#define SCL_LOW P1OUT&=~BIT2
#define SDA_HIGH P1OUT|=BIT3
#define SDA_LOW P1OUT&=~BIT3
#define SDA_OUT P1DIR|=BIT3
#define SDA_IN P1DIR&=~BIT3
#define SCL_OUT P1DIR|=BIT2
#define SDA P1IN&BIT3

void IIC_start();//开始
void IIC_stop();//停止
void SendACK(unsigned char ack);//向iic发送标志
void IIC_writebyte(unsigned char IIC_byte);///接收iic标志
unsigned char IIC_testACK();///发送数据
unsigned char IIC_readebyte();///接收数据

#endif /* MPU6050_H_ */

直接根据自己的需求更改模拟IIC的SCL和SDA引脚即可
需要注意的是IIC时序中的延时，以上代码是在主频为16MHZ的条件下完成的。