如何驱动六轴姿态传感器MPU6050获取原始数据？

惯性测量单元「Inertial measurement unit，简称 IMU」可以帮助我们在三维空间中获取物体当前三维位置的值，这些值可以用来帮助我们确定物体的精确位置，例如检测智能手机的水平或倾斜状态或是使用IMU传感器来追踪运动状态等。IMU传感器在汽车、自平衡机器人、四轴飞行器、惯性导航等设备上广泛应用。

六轴姿态传感器MPU6050是IMU传感器系列的一种，本篇介绍如何驱动其获取原始数据。

1. MPU6050传感器介绍

IMU传感器通常包含两个或多个功能，按优先级分别是加速计、陀螺仪、磁力计和测高仪。MPU6050传感器采用单芯片封装，将一个加速度计、一个陀螺仪和一个温度传感器集成在一起，提供六轴姿态数值输出。

主要参数

• 电压：3-5V
• 通讯：标准IIC通讯协议
• 16Bit AD转换器
• 数字温度传感器
• 集成数字运动处理器(DMP)
• 预留接口可用于与磁力计等其他IIC设备通讯

引脚说明

• VCC：电源
• GND：地
• SCL：IIC通讯时钟引脚
• SDA：IIC通讯数据引脚
• XDA：外接IIC设备数据引脚
• XCL：外接IIC设备时钟引脚
• ADO：IIC从地址LSB
• INT：用于指示数据准备就绪的中断引脚

2. 实验材料

• Uno R3开发板
• 配套USB数据线
• 面包板及配套连接线
• MPU6050传感器模块

3. 实验步骤

1. 根据原理图搭建电路图。

MPU6050传感器模块的VCC、GND分别连接开发板的3.3V、GND，传感器的SDA、SCL引脚连接开发板A4、A5引脚。

实验原理图如下图所示：

实验原理图

2. 新建sketch，拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

#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. 连接开发板，设置好对应端口号和开发板类型，进行程序下载。

程序下载

4. 实验现象

打开串口监视器，波特率设置成与程序中相一致的9600。监视器中数据会随着传感器的角度变化而变化。

实验现象

5. 程序分析

程序中使用了通用IIC库「Wire」进行驱动，按照数据手册从指定寄存器中获取数据，注意要把两个字节组合得到16Bit的原始数据。当然MPU6050也有很多驱动库，将IIC通讯过程进一步封装。