如何驅(qū)動(dòng)六軸姿態(tài)傳感器MPU6050獲取原始數(shù)據(jù)？

慣性測(cè)量單元「Inertial measurement unit，簡(jiǎn)稱 IMU」可以幫助我們?cè)谌S空間中獲取物體當(dāng)前三維位置的值，這些值可以用來(lái)幫助我們確定物體的精確位置，例如檢測(cè)智能手機(jī)的水平或傾斜狀態(tài)或是使用IMU傳感器來(lái)追蹤運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。IMU傳感器在汽車(chē)、自平衡機(jī)器人、四軸飛行器、慣性導(dǎo)航等設(shè)備上廣泛應(yīng)用。

六軸姿態(tài)傳感器MPU6050是IMU傳感器系列的一種，本篇介紹如何驅(qū)動(dòng)其獲取原始數(shù)據(jù)。

1. MPU6050傳感器介紹

IMU傳感器通常包含兩個(gè)或多個(gè)功能，按優(yōu)先級(jí)分別是加速計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和測(cè)高儀。MPU6050傳感器采用單芯片封裝，將一個(gè)加速度計(jì)、一個(gè)陀螺儀和一個(gè)溫度傳感器集成在一起，提供六軸姿態(tài)數(shù)值輸出。

主要參數(shù)

• 電壓：3-5V
• 通訊：標(biāo)準(zhǔn)IIC通訊協(xié)議
• 16Bit AD轉(zhuǎn)換器
• 數(shù)字溫度傳感器
• 集成數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(DMP)
• 預(yù)留接口可用于與磁力計(jì)等其他IIC設(shè)備通訊

引腳說(shuō)明

• VCC：電源
• GND：地
• SCL：IIC通訊時(shí)鐘引腳
• SDA：IIC通訊數(shù)據(jù)引腳
• XDA：外接IIC設(shè)備數(shù)據(jù)引腳
• XCL：外接IIC設(shè)備時(shí)鐘引腳
• ADO：IIC從地址LSB
• INT：用于指示數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒的中斷引腳

2. 實(shí)驗(yàn)材料

• Uno R3開(kāi)發(fā)板
• 配套USB數(shù)據(jù)線
• 面包板及配套連接線
• MPU6050傳感器模塊

3. 實(shí)驗(yàn)步驟

1. 根據(jù)原理圖搭建電路圖。

MPU6050傳感器模塊的VCC、GND分別連接開(kāi)發(fā)板的3.3V、GND，傳感器的SDA、SCL引腳連接開(kāi)發(fā)板A4、A5引腳。

實(shí)驗(yàn)原理圖如下圖所示：

實(shí)驗(yàn)原理圖

2. 新建sketch，拷貝如下代碼替換自動(dòng)生成的代碼并進(jìn)行保存。

#include< Wire.h >
const int MPU6050_addr = 0x68;
int16_t AccX, AccY, AccZ, Temp, GyroX, GyroY, GyroZ;
void setup() {
  Wire.begin();
  Wire.beginTransmission(MPU6050_addr);
  Wire.write(0x6B);
  Wire.write(0);
  Wire.endTransmission(true);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  Wire.beginTransmission(MPU6050_addr);
  Wire.write(0x3B);
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(MPU6050_addr, 14, true);
  AccX = Wire.read() < < 8 | Wire.read();
  AccY = Wire.read() < < 8 | Wire.read();
  AccZ = Wire.read() < < 8 | Wire.read();
  Temp = Wire.read() < < 8 | Wire.read();
  GyroX = Wire.read() < < 8 | Wire.read();
  GyroY = Wire.read() < < 8 | Wire.read();
  GyroZ = Wire.read() < < 8 | Wire.read();
  Serial.print("AccX = "); Serial.print(AccX);
  Serial.print(" || AccY = "); Serial.print(AccY);
  Serial.print(" || AccZ = "); Serial.print(AccZ);
  Serial.print(" || GyroX = "); Serial.print(GyroX);
  Serial.print(" || GyroY = "); Serial.print(GyroY);
  Serial.print(" || GyroZ = "); Serial.print(GyroZ);
  Serial.print(" || Temp = "); Serial.println(Temp / 340.00 + 36.53);
  delay(500);
}

3. 連接開(kāi)發(fā)板，設(shè)置好對(duì)應(yīng)端口號(hào)和開(kāi)發(fā)板類(lèi)型，進(jìn)行程序下載。

程序下載

4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

打開(kāi)串口監(jiān)視器，波特率設(shè)置成與程序中相一致的9600。監(jiān)視器中數(shù)據(jù)會(huì)隨著傳感器的角度變化而變化。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

5. 程序分析

程序中使用了通用IIC庫(kù)「Wire」進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，按照數(shù)據(jù)手冊(cè)從指定寄存器中獲取數(shù)據(jù)，注意要把兩個(gè)字節(jié)組合得到16Bit的原始數(shù)據(jù)。當(dāng)然MPU6050也有很多驅(qū)動(dòng)庫(kù)，將IIC通訊過(guò)程進(jìn)一步封裝。