STM32通过I2C软件读写MPU6050

目录

1.运动学概念

2.MPU6050工作原理

3.MPU6050参数

4.MPU6050量程选择

5.MPU6050从机地址配置

6.硬件电路

7.MPU6050框图

8.MPU60X0寄存器映射（常用）

寄存器映射框图各部分作用介绍

常用寄存器简介

9.软件I2C和硬件I2C的区别

10.软件I2C读写MPU6050编写步骤

10.1程序整体构架

10.2需要注意的点

10.3软件I2C编写步骤

10.4软件I2C读写MPU6050编写步骤

11.代码编写：

程序文件简要说明：

MyI2C.c

MyI2C.h

MPU6050.c

MPU6050.h

main.c

12.结果

13.数据验证

---

---

I2C通信部分的介绍可以看我的这篇博客：STM32软件I2C通信详解

MPU6050是一个6轴姿态传感器，可以测量芯片自身X、Y、Z轴的加速度、角速度参数，通过数据融合，可进一步得到姿态角，常应用于平衡车、飞行器等需要检测自身姿态的场景

3轴加速度计(Accelerometer)：测量X、Y、Z轴的加速度

3轴陀螺仪传感器(Gyroscope)：测量X、Y、Z轴的角速度

1.运动学概念

• 欧拉角：

  • 欧拉角是用来描述三维空间中刚体旋转的三个角度：俯仰角（Pitch）、滚转角（Roll）和偏航角（Yaw）。
  • 俯仰角（Pitch）：飞机机头上下倾斜的角度。
  • 滚转角（Roll）：飞机左右倾斜的角度。
  • 偏航角（Yaw）：飞机左右转向的角度。

  任何一种传感器，都不能获得精确且稳定的欧拉角。要想获得，就需要进行数据融合，综合几种传感器的数据，取长补短。通常有互补滤波、卡尔曼滤波等

2.MPU6050工作原理

1. 加速度计： 加速度计的内部可以想象为这个样子。是一个滑变电阻+两个弹簧

   

   1. 测量在X、Y、Z轴方向上测量加速度。通过检测重力加速度，可以推断出设备的倾斜角度。例如，在一个静止状态下，水平放置。 X和Y就是0。Z轴会受到一个向下重力所引的加速度；再例如，现在在自由落体。则X，Y，Z都为0。

   2. 在使用加速度计求角度的时候，只能是静态时才行。否则不行， 例如一个水平的小车，水平加速。如图，小人（芯片）收到的是向后和向下的力。 这时用三角函数求小车姿态，得到的就是小车停在一个斜坡上受到的力。

      总结就是：加速度具有静态稳定性，不具有动态稳定性

   

2. 陀螺仪：

   
   1. 测量设备在X、Y、Z轴上的角速度。陀螺仪可以用于检测设备的旋转运动，比如快速转动或者缓慢旋转等。
   2. 想要通过角速度的到角度，只需要对角速度进行积分即可。但是陀螺仪测角速度也有局限性。 当物体静止时，角速度的值会因为噪声无法完全归零。经过积分的不断累积，角速度的值就会产生缓慢的漂移。

   总结就是：陀螺仪具有动态稳定性，但不具备静态稳定性。

所以，在使用时，进行互补滤波，就能得到静态和动态都稳定的都稳定的姿态角了

3.MPU6050参数

ADC和数据存储

• 16位ADC：MPU6050集成了16位的ADC，用于将模拟信号转换为数字信号，量化范围为-32768到32767。
• 量化过程：ADC将模拟信号转换为数字信号，并以两个字节进行存储。

**加速度计满量程选择：**±2、±4、±8、±16（g）

如果测量的物体的运动非常剧烈，就可以选择量程大一些。分辨率会更加粗糙

如果测量的物体的运动比较平缓，就可以选择量程小一些。分辨率会更加细腻

仪满量程选择： ±250、±500、±1000、±2000（°/sec）

陀螺仪的选择也是同上，满量程越大，测量范围越广、满量程越小，测量分辨率就越高

可配置的数字低通滤波器

• 允许用户根据应用需求通报配置寄存器，来配置滤波器，滤除噪声和干扰。

可配置的时钟源、采样分频

• 支持多种时钟源，包括内部振荡器、外部参考时钟。经过采样分频之后为AD和其他内部电路提供时钟。控制了分频系数，就控制了AD转换的快慢了。

I2C从机地址：

当AD0引脚接低电平（AD0=0）：地址为1101 000 （0x68）。 当AD0引脚接高电平（AD0=1）： 地址为1101 001 （0x69）。 具体地址配置决定了在I2C总线上的唯一性，避免地址冲突。

4.MPU6050量程选择

满量程选择

• **剧烈运动：**选择较大的满量程，确保测量范围足够大。
• **平缓运动：**选择较小的满量程，提升测量分辨率。

加速度计满量程示例：

• ±16g：
  • 读取的ADC值为最大值32768时，对应实际加速度为16g。
  • ADC值为32768的一半（16384）时，对应加速度为8g。
• ±2g：
  • 读取的ADC值为最大值32768时，对应实际加速度为2g。
  • ADC值为32768的一半（16384）时，对应加速度为1g。

测量分辨率：

• 满量程越小，测量分辨率越高，测量越精细。
• 满量程越大，测量范围越广。
• ADC值与加速度值呈线性关系，可以通过乘一个系数从ADC值计算出实际加速度。

5.MPU6050从机地址配置

二进制地址转换为十六进制：

• 以从机地址110 1000为例。
• 把7位二进制数1101000转换为十六进制，即分割低4位和高3位：0110 1000，转换后为0x68。

I2C时序中的地址格式：

• 在I2C通信时，需要发送7位从机地址110 1000加上1位读写位。共八位
• 使用0x68作为从机地址，需要将0x68左移1位，再加上读写位（0或1）。
• 转换步骤：
  • 将0x68左移1位：1101 0000（即0xD0）。
  • 再与读写位（0或1）进行或操作：(0x68 << 1) | 0 或 (0x68 << 1) | 1
  • 再转换成二进制其实就是0xD0或0xD1
  • 这样其实就是融入了读写位的从机地址

实际应用：

写操作时 直接发送一个字节。从机地址为0xD0。 读操作时 直接发送一个字节。从机地址为0xD1。

6.硬件电路

引脚	功能
VCC、GND	电源3.3v
SCL、SDA	I2C通信引脚
XCL、XDA	主机I2C通信引脚
AD0	从机地址最低位
INT	中断信号输出

7.MPU6050框图

左边一列是自测响应。用来验证芯片是否正常

左下角的Charge Pump 是电荷泵，也叫做充电泵。是外接电容的。是用来升压的

有各种传感器。甚至还有个温度传感器。

这些东西测出来的值经过ADC进行模数转换。

这些数据统一放到数据寄存器中。

我们读取就OK了。其他的都是全自动执行的

右边部分

• Interrupt Status Register 中断控制寄存器，可以控制内部的事件到中断引脚的输出
• FIFO 先入先出寄存器，可以对数据流进行缓存
• Config Registors 配置寄存器，对内部的各个电路进行配置
• Sensor Registers 传感器寄存器（数据寄存器），存储了各个传感器的数据
• Factory Calibratilor 工厂校准，内部的传感器都进行了校准。
• Digital Motion Processor(DMP) 数字运动处理器，芯片内部自带的姿态解算的硬件算法。需要配合官方的DMP库，进行姿态解算。
• FSYNC 帧同步，
• 剩下的这些这些（上边仨）就是通信接口的部分了。 上边是MPU6050与STM32进行通信的接口。 下边是MPU6050作为主机的扩展接口
  • 其中SerialInterface Bypass Mux 是用来进行旁路控制的， 他可以控制 下边的接口是直接接到STM32的总线上（黄线所连接），作为STM32的直接大哥 或者是MPU6050自己去控制这些外设（蓝色线所连接）。使STM32是MPU6050的大哥。MPU6050是这些外设的大哥

8.MPU60X0寄存器映射（常用）

寄存器映射框图各部分作用介绍

每个寄存器都是八位的，他们有唯一的地址。

常用寄存器简介

按照标黄部分从上往下介绍

第一部分

SMPLRT_DIV 采样频率分频器

• 陀螺仪刷新率（采样频率） = 时钟频率（内部晶振、陀螺仪晶振输出和或者外部时钟引脚方波） / （1+分频值）
• 使用了滤波器，陀螺仪时钟就是1KHZ。 不使用滤波器，陀螺仪时钟是8KHZ

CONFIG 配置寄存器

• （外部同步这里不用）

• 低通滤波器可以让输出数据更加平滑，参数越大，输出都懂就越小 配置的参数可以是如下的0-7 （最后一位是保留位没用到）

  

GYRO_CONFIG 陀螺仪配置寄存器

• 高三位是XYZ轴的自测使能位 自测响应 = 自测使能时数据 - 自测失能时数据 得到的值在范围内就算通过自测。

  

• 中间两位是满量程选择位 量程选择，则需要根据实际情况来。量程越大，量程越广。量程越小，分辨率越高

ACCEL_CONFIG 加速度计配置寄存器

• 同上，高三位为自测使能位

• 中间两位是满量程选择位

  

• 不过后面还多了三位，这三位是配置 高通滤波器的 在这里暂时用不到。（是内置小功能需要用到的。比如自由落体检测，运动检测、零运动检测等）对我们的输入输出没有影响。

第二部分

这一大块，是数据寄存器

其中_H 表示高八位 _L表示第八位

加速度计XYZ轴

ACCEL_XOUT_H

ACCEL_XOUT_L

ACCEL_YOUT_H

ACCEL_YOUT_L

ACCEL_ZOUT_H

ACCEL_ZOUT_L

• 这是加速度计的数据寄存器 在读取数据时直接读取数据寄存器就OK了。 是一个16位的有符号数 以二进制补码的方式存储

---

温度传感器

TEMP_OUT_H

TEMP_OUT_L

• 同上

---

陀螺仪XYZ轴

GYRO_XOUT_H

GYRO_XOUT_L

GYRO_YOUT_H

GYRO_YOUT_L

GYRO_ZOUT_H

GYRO_ZOUT_L

• 同上

---

---

第三部分

PWR_MGMT_1 电源管理寄存器 1

• 第一位，设备复位 ：写1 时 所有设备恢复默认值
• 第二位，睡眠模式：写1 时 芯片睡眠，进入低功耗。芯片不工作。
• 第三位，循环模式：写1时 设备进入低功耗，过一段时间启动一次。 并且唤醒的频率由电源管理寄存器2决定。
• 第四位，温度传感器失能：写1时 禁用内部温度传感器
• 最后三位，用来选择系统时钟来源

---

PWR_MGMT_2 电源管理寄存器 2

• 这两位决定了唤醒的频率
• 后面6位可以分别控制6个轴进入待机模式 可以省电用。如果只需要部分数据的话

---

WHO_AM_I 我是谁**（器件ID号）**

• 这个寄存器是只读的。
• 中间六位固定为 110100 所以读出这个寄存器的值就为0x68
• 实际上ID号就是这个芯片的I2C地址。
• 并且通过外部引脚AD0 修改设备号最低位的时候 是不反映在寄存器中的。寄存器并不会根据AD0的引脚的电平来变化。

---

第四部分

芯片上电之后，默认的是所有寄存器为0x00。

除了两个：

• Register 107: 0x40 也就是电源管理寄存器1。0x40即0100 0000 对应寄存器也就是睡眠模式为1 也就是上电默认随眠
• Register 117: 0x68 这个就是ID号的寄存器了。

9.软件I2C和硬件I2C的区别

• 硬件电路件I2C的波形更加规整，时钟周期和占空比非常一致。

  每个时钟周期后都有严格的延时，保证每个周期的时间相同。

  硬件电路需要专门的某些GPIO口才能实现

• 软件I2C的波形较为不规整，每个时钟周期和空闲时间都不一致。

  软件I2C时的引脚操作会有一定的延时，因此各个时钟周期的间隔和占空比都不均匀。

  但是软件实现I2C更加的方便，随便那个GPIO口都可以实现。

这里我们使用的是软件I2C

10.软件I2C读写MPU6050编写步骤

10.1程序整体构架

首先建立I2C通信层的.c和.h模块，再建立MPU6050.c, 最后是main.c

• Main.c
  1. 调用MPU6050初始化函数。
  2. 循环读取数据并进行显示。
• MPU6050.c
  1. 基于I2C通信协议，实现指定地址读，指定地址写
  2. 实现写寄存器来配置芯片，读寄存器得到传感器数据。
• I2C.c
  1. 初始化GPIO。
  2. 编写基本的I2C操作函数，包括起始条件、终止条件、发送/接收一个字节、发送/接收应答等。

10.2需要注意的点

1. 开漏输出模式

   • 开漏输出模式下GPIO有强下拉，弱上拉的特性，所以需要借助外部上拉电阻来输出高电平。
   • 当Out输出为1时，晶体管截止。此时可以直接读取输入数据寄存器，就可以得到开漏模式下输出的值。
   

2. 写起始条件时

   在SCL高电平期间，SDA由高电平变为低电平，产生起始条件（Start Condition）。这表示一次I2C通信的开始。 （先拉低SDA再拉低SDA）

   

   • 起始条件不仅要能在SDA和SCL都为高电平时按照先SDA再SCL顺序拉低。他们谁先拉高都是无所谓的。

   • 也要兼容在重复起始条件。在重复起始条件时。 刚刚完成了应答的操作， SCL将要到拉低为低电平，而SDA的电平不敢确定。所以为了保险起见，需要趁SCL为低电平时 抓紧上拉SDA，再 上拉SCL才能保证不触发终止。举个栗子如下：

     

   所以综上来说，在写起始条件时。顺序应该为SDA 1、SCL 1、SDA 0、 SCL 0

3. 写终止条件时

   
   • 同上， 在上次应答完成之后。**SCL下一个周期一定为下降沿。**而SDA的状态不确定。 所以为了确保在终止条件时，SDA一定能在SCL为高时产生上升沿， 需要先趁着SCL为低电平把SDA拉低，再把SCL拉高。 再拉高SDA。 这样就能产生在SCl为高电平时的上升沿了

4. 写发送字节时

   • 发送字节是高位先行
   • 起始条件之后，SCL和SDA一定为低电平
   • 除了起始条件和终止条件，其他时候都是SDA再SCL低电平时变化
   • 取出一个字节（8bit）的任一位。可以使用 & 操作，比如 1011 0000 & 0x40 = 1011 0000 & 0100 0000 = 0000 0000（0） 1111 0000 & 0x40 = 1011 0000 & 0100 0000 = 0100 0000（非0即1） 所以发送的电平一定是0 或 1
   • 循环8次 发送一个字节

5. 写接收字节时

   • 首先主机要释放SDA的控制权。也就是输出1，使mos管截止
   • 从机在SCL低电平期间 控制SDA 拉高或拉低
   • 主机控制SCL回到高电平。主机读取SDA
   • 拉低SCL，从机控制SDA。
   • 循环八次..接收一个字节

10.3软件I2C编写步骤

1. 将打算用作SCL和SDA的GPIO引脚都初始化为开漏输出模式

2. 将SCL和SDA都置高电平

3. 写 写SCL函数（可选择加延时）；

4. 写 写SDA函数（可选择加延时）；

5. 写 读SDA函数（可选择加延时）；

6. 写起始条件函数： 拉高SDA、拉高SCL、拉低SDA、拉低SCL

7. 写终止条件函数： 拉低SDA、拉高SCL、拉高SDA、

8. 发送的一个字节函数 发送一个字节的最高位； 拉高SCL（从机读取） 拉低SCL（准备下次写入） 发送一个字节的次高位； 拉高SCL（从机读取） 拉低SCL（准备下次写入）

   …循环八次。可使用for循环

9. 接收一个字节的函数 主机释放SDA（SDA输出1，SDA对 地 相当于断开）（这时候SCL为低，从机已经在SDA存放了数据） 主机拉高SCL（准备读取） 主机输入并存入数据（可以用或来存入） 主机拉低SCL（从机SDA存放数据） 主机拉高SCL（准备读取） 主机输入并存入数据（可以用或来存入） …..循环 返回循环后接收到的一个字节

10. 发送应答的函数 （发送一个字节的简化版） 发送应答 SCL高电平（从机读取应答） SCL低电平（进入下一个时序单元）

11. 接收应答的函数 主机释放SDA（SDA输出1，SDA对 地 相当于断开）（这时候SCL为低，从机已经在SDA存放了数据） 主机拉高SCL（准备读取） 主机输入并存入数据（可以用或来存入） 主机拉低SCL（从机SDA存放数据） 返回读出的值

10.4软件I2C读写MPU6050编写步骤

有了软件I2C的初始化，写MPU就很方便了。

只需要调用已经写好的起始、结束、发送字节、接受字节的时序就可以。

1. 初始化MPU6050 包括调用I2C初始化函数。解除睡眠模式、设置采样频率、配置陀螺仪和加速度计等寄存器

2. 编写“指定地址写一个字节“的函数

   • 起始
   • 发送字节（设备地址+0）（我要写入）
   • 接收从机应答
   • 发送字节（指定要写入的地址）
   • 接收从机应答
   • 发送字节（发送要写入的数据）
   • 接收从机应答
   • 停止

   其中接受从机应答可以去判断，并输出对应的报错信息。这里没有添加。

3. 编写“指定地址读一个字节“的函数

   • 起始
   • 发送字节（设备地址+0）（我要写入）
   • 接收从机应答
   • 发送字节（指定要写入的地址）
   • 接收应答位
   • 重复起始
   • 发送字节（设备地址+1）我要读取
   • 接收应答位
   • 接收并保存从机发送的字节
   • 主机不应答（如果应答，从机会继续发送）
   • 停止
   • 返回读取到的值

4. 编写“读取六轴传感器各个寄存器的值”

   可以直接传地址，也可以用结构体或者数组。方法很多。

11.代码编写：

程序文件简要说明：

• MyI2C.c：初始化I2C所需要的引脚、编写时序的基本组成（起始、终止、发送/接收一个字节、应答、发送应答）
• MyI2C.h：函数声明
• MPU6050.c：初始化MPU6050的寄存器。在MyI2C的基础上，编写对指定地址发送指定值、读取指定地址的函数
• MPU6050.h：函数声明、数据结构体声明
• main.c：测试I2C通信结果。

MyI2C.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"#define SCL_Clock   RCC_APB2Periph_GPIOA
#define SCL_PORT    GPIOA
#define SCL_Pin     GPIO_Pin_11#define SDA_Clock   RCC_APB2Periph_GPIOA
#define SDA_PORT    GPIOA
#define SDA_Pin     GPIO_Pin_12/*** 函    数：初始化I2C* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void MyI2C_Init(void)
{Delay_Init();//初始化延时函数/*开启SCL和SDA时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(SCL_Clock,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(SDA_Clock,ENABLE);/*初始化SCL和SDA引脚*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SCL_Pin;GPIO_Init(SCL_PORT,&GPIO_InitStructure);   //SCL配置为开漏输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SDA_Pin;GPIO_Init(SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);   //SDA配置为开漏输出GPIO_SetBits(SCL_PORT,SCL_Pin);//拉高SCLGPIO_SetBits(SDA_PORT,SDA_Pin);//拉高SDA
}/*** 函    数：写一位SCL* 参    数：0或1* 返 回 值：无*/
void MyI2C_W_SCL (uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(SCL_PORT,SCL_Pin,(BitAction)BitValue);//BitAction是一个typedef的枚举类型值。Delay_us(10);   //延时，给从机读取时间
}/*** 函    数：写一位SDA* 参    数：0或1* 返 回 值：无*/
void MyI2C_W_SDA (uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(SDA_PORT,SDA_Pin,(BitAction)BitValue);Delay_us(10);   //延时，给从机读取时间
}/*** 函    数：读一位SDA* 参    数：无* 返 回 值：BitValue*/
uint8_t MyI2C_R_SDA (void)
{uint8_t BitValue = 0x00;   BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(SDA_PORT,SDA_Pin);Delay_us(10);return BitValue;
}/*** 函    数：起始时序单元* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void MyI2C_Start (void)
{MyI2C_W_SDA(1);MyI2C_W_SCL(1);//按照先SDA拉高再SCL拉高。防止在重复起始时触发终止条件MyI2C_W_SDA(0);MyI2C_W_SCL(0);//先SDA拉低，再SCL拉低。触发起始条件
}/*** 函    数：结束时序单元* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void MyI2C_Stop (void)
{MyI2C_W_SDA(0);//在SCL为低电平时，先把SDA拉高，为后续做准备MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SDA(1);//先SCL拉高，再SDA拉高。触发结束条件
}/*** 函    数：发送一个字节* 参    数：Byte* 返 回 值：无*/
void MyI2C_SendByte (uint8_t Byte)
{uint8_t i = 0;for(i = 0; i < 8; i++){MyI2C_W_SDA( Byte & (0x80 >> i) );//按照最高位依次往右取出bit写入MyI2C_W_SCL(1);//从机读取MyI2C_W_SCL(0);//准备下次写入}
}/*** 函    数：接收一个字节* 参    数：无* 返 回 值：Byte*/
uint8_t MyI2C_ReceiveByte (void)
{MyI2C_W_SDA(1);//释放SDA控制uint8_t Byte = 0x00;//存放得到的bituint8_t i = 0;for(i = 0; i < 8; i++){MyI2C_W_SCL(1);//主机准备读取if (MyI2C_R_SDA() == 1)//如果读到的这一位为1{Byte |= (0x80 >> i);//就把这一位置1，否则默认为0}MyI2C_W_SCL(0);//从机放下一位bit的数据}return Byte;
}/*** 函    数：发送应答* 参    数：AckBit* 返 回 值：无*/
void MyI2C_SenndAck (uint8_t AckBit)
{MyI2C_W_SDA(AckBit);//应答MyI2C_W_SCL(1);//从机读取MyI2C_W_SCL(0);//准备下次动作
}/*** 函    数：接收应答* 参    数：无* 返 回 值：reply*/
uint8_t MyI2C_ReceiveAck (void)
{MyI2C_W_SDA(1);//释放SDA控制uint8_t AckBit = 0x00;//存放得到的bitMyI2C_W_SCL(1);//从机填写AckBit = MyI2C_R_SDA();//主机读取MyI2C_W_SCL(0);//准备下次动作return AckBit;
}

MyI2C.h

#ifndef __MYI2C_H
#define __MYI2C_H//函    数：初始化I2C
void MyI2C_Init(void);//函    数：起始时序单元
void MyI2C_Start (void);//函    数：结束时序单元
void MyI2C_Stop (void);//函    数：发送一个字节
void MyI2C_SendByte (uint8_t Byte);//函    数：接收一个字节
uint8_t MyI2C_ReceiveByte (void);//函    数：发送应答
void MyI2C_SenndAck (uint8_t AckBit);//函    数：接收应答
uint8_t MyI2C_ReceiveAck (void);#endif

MPU6050.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MPU6050.h"
#include "MyI2C.h"#include "MPU6050_Reg.h"#define MPU6050ADDRESS      0xD0/*** 函    数：指定地址写一个字节* 参    数：RegAddress   指定的寄存器地址Data         指定写入的数据* 返 回 值：无*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{MyI2C_Start();//起始MyI2C_SendByte(MPU6050ADDRESS);//指定设备地址加写操作MyI2C_ReceiveAck();//接收应答位MyI2C_SendByte(RegAddress);//指定寄存器地址MyI2C_ReceiveAck();//接收应答位MyI2C_SendByte(Data);//指定写入指定的数据MyI2C_ReceiveAck();//接收应答位MyI2C_Stop();//停止
}/*** 函    数：指定地址读一个字节* 参    数：RegAddress   指定要读的寄存器地址* 返 回 值：无*/
uint8_t MPU6050_ReadeReg(uint8_t RegAddress)
{uint8_t Data = 0x00;MyI2C_Start();//起始MyI2C_SendByte(MPU6050ADDRESS);//指定设备地址加写操作MyI2C_ReceiveAck();//接收应答位MyI2C_SendByte(RegAddress);//指定寄存器地址MyI2C_ReceiveAck();//接收应答位MyI2C_Start();//重复起始MyI2C_SendByte(MPU6050ADDRESS | 0x01);//指定设备地址 加 读操作MyI2C_ReceiveAck();//接收应答位Data = MyI2C_ReceiveByte();//接收从机发送的字节MyI2C_SenndAck(1);//主机发送应答位（应答会继续读）MyI2C_Stop();//停止return Data;//返回读取到的值
}/*** 函    数：初始化MPU6050* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void MPU6050_Init(void)
{/*初始化I2C*/MyI2C_Init();/*初始化MPU6050*/MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1,0x01);  //电源管理1：不复位、解除睡眠、不循环、温度传感器不失能、选择X轴陀螺仪时钟MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2,0x00);  //电源管理2：不需要循环模式唤醒频率、每个轴都不需要待机MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV,0x09);  //采样率分频：数据输出的快慢，越小输出越快.这里给10分频MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG,0x06);  //配置寄存器：外部同步不需要、数字低通滤波器设置为110MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG,0x18);   //陀螺仪配置寄存器：不自测、满量程选择：11最大量程MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG,0x18);    //加速度计配置寄存器：不自测、满量程选择：11最大量程、不用高通滤波器
}/*** 函    数：得到六轴传感器中的数据* 参    数：Str   MPU6050_Data的地址* 返 回 值：无*/
SensorData MPU6050_Data;
void MPU6050_GetData(SensorData *Str)//存放这种结构体类型的地址
{Str->AccX = ( MPU6050_ReadeReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H) <<8|MPU6050_ReadeReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L));Str->AccY = ( MPU6050_ReadeReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H) <<8|MPU6050_ReadeReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L));Str->AccZ = ( MPU6050_ReadeReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H) <<8|MPU6050_ReadeReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L));Str->Temp = ( MPU6050_ReadeReg(MPU6050_TEMP_OUT_H)   <<8|MPU6050_ReadeReg(MPU6050_TEMP_OUT_L));Str->GyroX = ( MPU6050_ReadeReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H) <<8 |MPU6050_ReadeReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L));Str->GyroY = ( MPU6050_ReadeReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H) <<8 |MPU6050_ReadeReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L));Str->GyroZ = ( MPU6050_ReadeReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H) <<8 |MPU6050_ReadeReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L));
}
//MPU6050_ACCEL_XOUT_H    0x3B
//MPU6050_ACCEL_XOUT_L    0x3C
//MPU6050_ACCEL_YOUT_H    0x3D
//MPU6050_ACCEL_YOUT_L    0x3E
//MPU6050_ACCEL_ZOUT_H    0x3F
//MPU6050_ACCEL_ZOUT_L    0x40
//MPU6050_TEMP_OUT_H      0x41
//MPU6050_TEMP_OUT_L      0x42
//MPU6050_GYRO_XOUT_H     0x43
//MPU6050_GYRO_XOUT_L     0x44
//MPU6050_GYRO_YOUT_H     0x45
//MPU6050_GYRO_YOUT_L     0x46
//MPU6050_GYRO_ZOUT_H     0x47
//MPU6050_GYRO_ZOUT_L     0x48

MPU6050.h

#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H/*** 函    数：初始化MPU6050* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void MPU6050_Init(void);/*** 函    数：指定地址写一个字节* 参    数：RegAddress   指定的寄存器地址Data         指定写入的数据* 返 回 值：无*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data);
/*** 函    数：指定地址读一个字节* 参    数：RegAddress   指定要读的寄存器地址* 返 回 值：无*/
uint8_t MPU6050_ReadeReg(uint8_t RegAddress);//传感器数据
typedef struct Data 
{int16_t AccX;int16_t AccY;int16_t AccZ;int16_t Temp;int16_t GyroX;int16_t GyroY;int16_t GyroZ;
}SensorData;
extern SensorData MPU6050_Data;/*** 函    数：得到六轴传感器中的数据* 参    数：Str   MPU6050_Data的地址* 返 回 值：无*/
void MPU6050_GetData(SensorData *Str);#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "oled.h"
#include "Delay.h"
#include "key.h"
#include "MPU6050.h"
/*指定6050设备，读取117位寄存器（设备号）在OLED显示出来
*/int main()
{OLED_Init();//初始化OLED;MPU6050_Init();//初始化MPU6050while(1)    {MPU6050_GetData(&MPU6050_Data);//显示加速度OLED_ShowSignedNum(1,1,(int16_t)MPU6050_Data.AccX,5);OLED_ShowSignedNum(2,1,(int16_t)MPU6050_Data.AccY,5);OLED_ShowSignedNum(3,1,(int16_t)MPU6050_Data.AccZ,5);//显示陀螺仪OLED_ShowSignedNum(1,8,MPU6050_Data.GyroX,5);OLED_ShowSignedNum(2,8,MPU6050_Data.GyroY,5);OLED_ShowSignedNum(3,8,MPU6050_Data.GyroZ,5);//显示温度OLED_ShowSignedNum(4,4,MPU6050_Data.Temp,5);}}/*测试读写寄存器*/
//#include "stm32f10x.h"                  // Device header
//#include "oled.h"
//#include "Delay.h"
//#include "key.h"
//#include "MPU6050.h"
///*
//    指定6050设备，读取117位寄存器（设备号）
//    写入寄存器，并读取出来。检查是否正确写入
//    在OLED显示出来
//*///int main()
//{
//    OLED_Init();//初始化OLED;
//    MPU6050_Init();//初始化MPU6050
//    /*读取0x75寄存器设备号并显示*/
//    uint8_t ID = MPU6050_ReadeReg(0x75);
//    OLED_ShowHexNum(1, 1, ID, 2);
//    /*解除芯片睡眠模式，并测试写入*/
//    MPU6050_WriteReg(0x6B,0x00);//解除
//    MPU6050_WriteReg(0x19,0xAA);//写入
//    uint8_t Data = MPU6050_ReadeReg(0x19);//读出
//    OLED_ShowHexNum(2, 1, Data, 2);//显示
//    MPU6050_WriteReg(0x19,0x66);//写入
//    Data = MPU6050_ReadeReg(0x19);//读出
//    OLED_ShowHexNum(3, 1, Data, 2);//显示
//}/*测试I2C时序*/
//#include "stm32f10x.h"                  // Device header
//#include "oled.h"
//#include "Delay.h"
//#include "key.h"
//#include "MyI2C.h"
///*
//    查询所有7位I2C地址
//    找到总线上挂载的所有设备
//    在OLED显示出来
//*///int main()
//{
//    OLED_Init();//初始化OLED;
//    MyI2C_Init();//初始化I2C
//    
//    /*
//        从机地址为 1101 000 
//        左移后补0 = 1101 0001 = 0xD0（表示指定这个设备写）
//    */
//    uint8_t Row = 1;
//    uint8_t i = 0x00;
//    for (i = 0x00; i < 0x7F; i++)
//    {
//        MyI2C_Start();//起始时序
//        MyI2C_SendByte((i << 1) | 0);//发送字节。写模式
//        uint8_t Ack = MyI2C_ReceiveAck();//接收应答
//        MyI2C_Stop();//结束时序
//        if(Ack == 0)
//        {
//            OLED_ShowHexNum(Row,1,i,2);
//            OLED_ShowBinNum(Row,4,i,7);
//            Row++;
//        }
//    }
//}

12.结果

13.数据验证

• 陀螺仪旋转检测
  • 陀螺仪绕Z轴旋转，陀螺仪Z轴会输出对应的角速度。
  • 图示中，三维空间的坐标轴X、Y、Z对应陀螺仪的三个方向。
  • 通过陀螺仪的测量，可以获得绕某一轴的旋转角速度信息，帮助理解物体的旋转状态。
• 加速度计检测
  • 在正方体中放置一个小球，小球压在哪个面上就产生对应轴的输出。
  • 当前芯片水平放置，对应正方体的X轴、Y轴数据基本为0。
  • 小球在底面上，产生1个g的重力加速度，这里显示的数据是1943。
  • 1943代表Z轴方向的支持力，所以Z轴加速度为正。
• 数据计算
  • 根据测量值1943和满量程32768（16位ADC），计算得出加速度的实际值。
  • 根据测量值1943和满量程32768（16位ADC），计算得出加速度的实际值。
  • 公式： 1943/32768 = Z/16g
  • 所以Z轴的加速度为0.95g。
• 测量值比例公式
  • 读到的ADC值与满量程值之间的比例关系。
  • 公式： 读到的数据/32768 = X/满量程 （其中，满量程在16位系统中为-32768到32767)