（五）麒麟座读取MPU6050

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。

1. <blockquote>/**************************êμ??oˉêy********************************************

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MPU6050初始化，数据读取。

1. /**************************êμ??oˉêy********************************************
   
2. 将新的ADC数据更新到FIFO数组，做滤波处理
   
3. *******************************************************************************/
   
4. 
   
5. void  MPU6050_newValues(int16_t ax,int16_t ay,int16_t az,int16_t gx,int16_t gy,int16_t gz)
   
6. {
   
7. unsigned char i ;
   
8. int32_t sum=0;
   
9. for(i=1;i<10;i++){        //FIFO 2ù×÷
   
10. MPU6050_FIFO[0][i-1]=MPU6050_FIFO[0][i];
    
11. MPU6050_FIFO[1][i-1]=MPU6050_FIFO[1][i];
    
12. MPU6050_FIFO[2][i-1]=MPU6050_FIFO[2][i];
    
13. MPU6050_FIFO[3][i-1]=MPU6050_FIFO[3][i];
    
14. MPU6050_FIFO[4][i-1]=MPU6050_FIFO[4][i];
    
15. MPU6050_FIFO[5][i-1]=MPU6050_FIFO[5][i];
    
16. }
    
17. MPU6050_FIFO[0][9]=ax;//??D?μ?êy?Y·???μ? êy?Yμ?×?oó??
    
18. MPU6050_FIFO[1][9]=ay;
    
19. MPU6050_FIFO[2][9]=az;
    
20. MPU6050_FIFO[3][9]=gx;
    
21. MPU6050_FIFO[4][9]=gy;
    
22. MPU6050_FIFO[5][9]=gz;
    
23. 
    
24. sum=0;
    
25. for(i=0;i<10;i++){        //?óμ±?°êy×éμ?o?￡??ùè????ù?μ
    
26.    sum+=MPU6050_FIFO[0][i];
    
27. }
    
28. MPU6050_FIFO[0][10]=sum/10;
    
29. 
    
30. sum=0;
    
31. for(i=0;i<10;i++){
    
32.    sum+=MPU6050_FIFO[1][i];
    
33. }
    
34. MPU6050_FIFO[1][10]=sum/10;
    
35. 
    
36. sum=0;
    
37. for(i=0;i<10;i++){
    
38.    sum+=MPU6050_FIFO[2][i];
    
39. }
    
40. MPU6050_FIFO[2][10]=sum/10;
    
41. 
    
42. sum=0;
    
43. for(i=0;i<10;i++){
    
44.    sum+=MPU6050_FIFO[3][i];
    
45. }
    
46. MPU6050_FIFO[3][10]=sum/10;
    
47. 
    
48. sum=0;
    
49. for(i=0;i<10;i++){
    
50.    sum+=MPU6050_FIFO[4][i];
    
51. }
    
52. MPU6050_FIFO[4][10]=sum/10;
    
53. 
    
54. sum=0;
    
55. for(i=0;i<10;i++){
    
56.    sum+=MPU6050_FIFO[5][i];
    
57. }
    
58. MPU6050_FIFO[5][10]=sum/10;
    
59. }
    
60. 
    
61. /**************************êμ??oˉêy********************************************
    
62. 设置MPU6050的时钟源
    
63. * CLK_SEL | Clock Source
    
64. * --------+--------------------------------------
    
65. * 0       | Internal oscillator
    
66. * 1       | PLL with X Gyro reference
    
67. * 2       | PLL with Y Gyro reference
    
68. * 3       | PLL with Z Gyro reference
    
69. * 4       | PLL with external 32.768kHz reference
    
70. * 5       | PLL with external 19.2MHz reference
    
71. * 6       | Reserved
    
72. * 7       | Stops the clock and keeps the timing generator in reset
    
73. *******************************************************************************/
    
74. void MPU6050_setClockSource(uint8_t source){
    
75.     IICwriteBits(devAddr, MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, MPU6050_PWR1_CLKSEL_BIT, MPU6050_PWR1_CLKSEL_LENGTH, source);
    
76. 
    
77. }
    
78. 
    
79. /** Set full-scale gyroscope range.
    
80. * @param range New full-scale gyroscope range value
    
81. * [url=home.php?mod=space&uid=1466806]@SEE[/url] getFullScaleRange()
    
82. * @see MPU6050_GYRO_FS_250
    
83. * @see MPU6050_RA_GYRO_CONFIG
    
84. * @see MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_BIT
    
85. * @see MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_LENGTH
    
86. */
    
87. void MPU6050_setFullScaleGyroRange(uint8_t range) {
    
88.     IICwriteBits(devAddr, MPU6050_RA_GYRO_CONFIG, MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_BIT, MPU6050_GCONFIG_FS_SEL_LENGTH, range);
    
89. }
    
90. 
    
91. /**************************êμ??oˉêy********************************************
    
92. 设置加速度计的最大量程
    
93. *******************************************************************************/
    
94. void MPU6050_setFullScaleAccelRange(uint8_t range) {
    
95.     IICwriteBits(devAddr, MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG, MPU6050_ACONFIG_AFS_SEL_BIT, MPU6050_ACONFIG_AFS_SEL_LENGTH, range);
    
96. }
    
97. 
    
98. /**************************êμ??oˉêy********************************************
    
99. 设置是否进入睡眠模式
    
100. *******************************************************************************/
     
101. void MPU6050_setSleepEnabled(uint8_t enabled) {
     
102.     IICwriteBit(devAddr, MPU6050_RA_PWR_MGMT_1, MPU6050_PWR1_SLEEP_BIT, enabled);
     
103. }
     
104. 
     
105. /**************************êμ??oˉêy********************************************
     
106. 读取芯片ID
     
107. *******************************************************************************/
     
108. uint8_t MPU6050_getDeviceID(void) {
     
109. 
     
110.     IICreadBytes(devAddr, MPU6050_RA_WHO_AM_I, 1, buffer);
     
111.     return buffer[0];
     
112. }
     
113. 
     
114. /**************************êμ??oˉêy********************************************
     
115. 检测是否已连接
     
116. *******************************************************************************/
     
117. uint8_t MPU6050_testConnection(void) {
     
118.    if(MPU6050_getDeviceID() == 0x68)  //0b01101000;
     
119.    return 1;
     
120.            else return 0;
     
121. }
     
122. 
     
123. /**************************êμ??oˉêy********************************************
     
124. 设置MPU6050是否做AUX IIC主机
     
125. *******************************************************************************/
     
126. void MPU6050_setI2CMasterModeEnabled(uint8_t enabled) {
     
127.     IICwriteBit(devAddr, MPU6050_RA_USER_CTRL, MPU6050_USERCTRL_I2C_MST_EN_BIT, enabled);
     
128. }
     
129. 
     
130. /**************************êμ??oˉêy********************************************
     
131. 
     
132. *******************************************************************************/
     
133. void MPU6050_setI2CBypassEnabled(uint8_t enabled) {
     
134.     IICwriteBit(devAddr, MPU6050_RA_INT_PIN_CFG, MPU6050_INTCFG_I2C_BYPASS_EN_BIT, enabled);
     
135. }
     
136. 
     
137. /**************************êμ??oˉêy********************************************
     
138. 初始化
     
139. *******************************************************************************/
     
140. void MPU6050_initialize(void) {
     
141.     MPU6050_setClockSource(MPU6050_CLOCK_PLL_YGYRO); //éè??ê±?ó
     
142.     MPU6050_setFullScaleGyroRange(MPU6050_GYRO_FS_2000);//íó?Yò?×?′óá?3ì +-1000?è????
     
143.     MPU6050_setFullScaleAccelRange(MPU6050_ACCEL_FS_2);        //?ó?ù?è?è×?′óá?3ì +-2G
     
144.     MPU6050_setSleepEnabled(0); //??è?1¤×÷×′ì?
     
145.          MPU6050_setI2CMasterModeEnabled(0);         //2?è?MPU6050 ????AUXI2C
     
146.          MPU6050_setI2CBypassEnabled(0);         //?÷?????÷μ?I2Có?        MPU6050μ?AUXI2C        ?±í¨?￡?????÷?éò??±?ó·??êHMC5883L
     
147. }
     

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获取姿态信息

1. /**************************************************************************
   
2. <span style="background-color: rgb(255, 255, 255);">获取姿态信息</span>
   
3. **************************************************************************/
   
4. void Get_Angle(u8 way)
   
5. {
   
6.             float Accel_Y,Accel_X,Accel_Z,Gyro_Y,Gyro_Z;
   
7.                    Temperature=Read_Temperature();      //===?áè?MPU6050?ú?????è′??D?÷êy?Y￡??ü??±íê??÷°????è?￡
   
8.             if(way==1)                           //===DMPμ??áè??úêy?Y2é?ˉ?D??ìáD?μ?ê±oò￡?????×??-ê±Dòòa?ó
   
9.                         {        
   
10.                                         Read_DMP();                      //===?áè??ó?ù?è?￠???ù?è?￠????
    
11.                                         Angle_Balance=Pitch;             //===?üD???oa????
    
12.                                         Gyro_Balance=gyro[1];            //===?üD???oa???ù?è
    
13.                                         Gyro_Turn=gyro[2];               //===?üD?×a?ò???ù?è
    
14.                                   Acceleration_Z=accel[2];         //===?üD?Z?á?ó?ù?è??
    
15.                         }                        
    
16.       else
    
17.       {
    
18.                         Gyro_Y=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_YOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_YOUT_L);    //?áè?Y?áíó?Yò?
    
19.                         Gyro_Z=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_GYRO_ZOUT_L);    //?áè?Z?áíó?Yò?
    
20.                   Accel_X=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_L); //?áè?X?á?ó?ù?è??
    
21.                   Accel_Z=(I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_H)<<8)+I2C_ReadOneByte(devAddr,MPU6050_RA_ACCEL_ZOUT_L); //?áè?Z?á?ó?ù?è??
    
22.                   if(Gyro_Y>32768)  Gyro_Y-=65536;                       //êy?YààDí×a??  ò2?éí¨1yshort????ààDí×a??
    
23.                         if(Gyro_Z>32768)  Gyro_Z-=65536;                       //êy?YààDí×a??
    
24.                   if(Accel_X>32768) Accel_X-=65536;                      //êy?YààDí×a??
    
25.                   if(Accel_Z>32768) Accel_Z-=65536;                      //êy?YààDí×a??
    
26.                         Gyro_Balance=-Gyro_Y;                                  //?üD???oa???ù?è
    
27.                    Accel_Y=atan2(Accel_X,Accel_Z)*180/PI;                 //????????        
    
28.                   Gyro_Y=Gyro_Y/16.4;                                    //íó?Yò?á?3ì×a??        
    
29.       if(Way_Angle==2)                          Kalman_Filter(Accel_Y,-Gyro_Y);//?¨???ü??2¨        
    
30.                         else if(Way_Angle==3)   Yijielvbo(Accel_Y,-Gyro_Y);    //?￥21??2¨
    
31.             Angle_Balance=angle;                                   //?üD???oa????
    
32.                         Gyro_Turn=Gyro_Z;                                      //?üD?×a?ò???ù?è
    
33.                         Acceleration_Z=Accel_Z;                                //===?üD?Z?á?ó?ù?è??        
    
34.                 }
    
35. }

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。