Arduino與MPU6050的通信

　　Arduino與MPU-6050的通信

　　為避免糾纏于電路細(xì)節(jié)，我們直接使用集成的MPU6050模塊。MPU6050的數(shù)據(jù)接口用的是I2C總線協(xié)議，因此我們需要Wire程序庫(kù)的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)Arduino與MPU6050之間的通信。請(qǐng)先確認(rèn)你的Arduino編程環(huán)境中已安裝Wire庫(kù)。

　　Wire庫(kù)的官方文檔（http://www.arduino.cc/en/Reference/Wire）中指出：在UNO板子上，SDA接口對(duì)應(yīng)的是A4引腳，SCL對(duì)應(yīng)的是A5引腳。MPU6050需要5V的電源，可由UNO板直接供電。按照下圖連線。

　?。ㄗ仙€是中斷線，這里用不到，可以不接）

　　MPU6050的數(shù)據(jù)寫入和讀出均通過(guò)其芯片內(nèi)部的寄存器實(shí)現(xiàn)，這些寄存器的地址都是1個(gè)字節(jié)，也就是8位的尋址空間，其寄存器的詳細(xì)列表說(shuō)明書請(qǐng)點(diǎn)擊下載：https://www.olimex.com/Products/Modules/Sensors/MOD-MPU6050/resources/RM-MPU-60xxA_rev_4.pdf

　　1.1 將數(shù)據(jù)寫入MPU-6050

　　在每次向器件寫入數(shù)據(jù)前要先打開Wire的傳輸模式，并指定器件的總線地址，MPU6050的總線地址是0x68（AD0引腳為高電平時(shí)地址為0x69）。然后寫入一個(gè)字節(jié)的寄存器起始地址，再寫入任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將被連續(xù)地寫入到指定的起始地址中，超過(guò)當(dāng)前寄存器長(zhǎng)度的將寫入到后面地址的寄存器中。寫入完成后關(guān)閉Wire的傳輸模式。下面的示例代碼是向MPU6050的0x6B寄存器寫入一個(gè)字節(jié)0。

　　Wire.beginTransmission（0x68）; //開啟MPU6050的傳輸

　　Wire.write（0x6B）; //指定寄存器地址

　　Wire.write（0）; //寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)

　　Wire.endTransmission（true）; //結(jié)束傳輸，true表示釋放總線

　　1.2 從MPU-6050讀出數(shù)據(jù)

　　讀出和寫入一樣，要先打開Wire的傳輸模式，然后寫一個(gè)字節(jié)的寄存器起始地址。接下來(lái)將指定地址的數(shù)據(jù)讀到Wire庫(kù)的緩存中，并關(guān)閉傳輸模式。最后從緩存中讀取數(shù)據(jù)。下面的示例代碼是從MPU6050的0x3B寄存器開始讀取2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)：

　　Wire.beginTransmission（0x68）; //開啟MPU6050的傳輸

　　Wire.write（0x3B）; //指定寄存器地址

　　Wire.requestFrom（0x68， 2， true）; //將輸據(jù)讀出到緩存

　　Wire.endTransmission（true）; //關(guān)閉傳輸模式

　　int val = Wire.read（） 《《 8 | Wire.read（）; //兩個(gè)字節(jié)組成一個(gè)16位整數(shù)

　　1.3 具體實(shí)現(xiàn)

　　通常應(yīng)當(dāng)在setup函數(shù)中對(duì)Wire庫(kù)進(jìn)行初始化：

　　Wire.begin（）;

　　在對(duì)MPU6050進(jìn)行各項(xiàng)操作前，必須啟動(dòng)該器件，向它的0x6B寫入一個(gè)字節(jié)0即可啟動(dòng)。通常也是在setup函數(shù)完成，代碼見1.1節(jié)。

　　MPU6050芯片提供的數(shù)據(jù)夾雜有較嚴(yán)重的噪音，在芯片處理靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)數(shù)據(jù)擺動(dòng)都可能超過(guò)2%。除了噪音，各項(xiàng)數(shù)據(jù)還會(huì)有偏移的現(xiàn)象，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)并不是圍繞靜止工作點(diǎn)擺動(dòng)，因此要先對(duì)數(shù)據(jù)偏移進(jìn)行校準(zhǔn) ，再通過(guò)濾波算法消除噪音。

　　對(duì)于夾雜了大量噪音的數(shù)據(jù)，卡爾曼濾波器的效果無(wú)疑是最好的。如果不想考慮算法細(xì)節(jié)，可以直接使用Arduino的Klaman Filter庫(kù)完成。在我們的模型中，一個(gè)卡爾曼濾波器接受一個(gè)軸上的角度值、角速度值以及時(shí)間增量，估計(jì)出一個(gè)消除噪音的角度值。跟據(jù)當(dāng)前的角度值和上一輪估計(jì)的角度值，以及這兩輪估計(jì)的間隔時(shí)間，我們還可以反推出消除噪音的角速度。

　　arduino讀取MPU6050數(shù)據(jù)源代碼參考：

　　#include “Wire.h” //包含頭文件

　　#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺儀采樣率，典型值：0x07（125Hz）

　　#define CONFIG 0x1A //低通濾波頻率，典型值：0x06（5Hz）

　　#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺儀自檢及測(cè)量范圍，典型值：0x18（不自檢，2000deg/s）

　　#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速計(jì)自檢、測(cè)量范圍及高通濾波頻率，典型值：0x01（不自檢，2G，5Hz）

　　#define ACCEL_XOUT_H 0x3B //定義加速度x軸的高八位［15:8］

　　#define ACCEL_XOUT_L 0x3C //定義加速度x軸的低八位［7:0］

　　#define ACCEL_YOUT_H 0x3D //定義加速度y軸的高八位［15:8］

　　#define ACCEL_YOUT_L 0x3E //定義加速度y軸的低八位［7:0］

　　#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F //定義加速度z軸的高八位［15:8］

　　#define ACCEL_ZOUT_L 0x40 //定義加速度z軸的低八位［7:0］

　　#define TEMP_OUT_H 0x41

　　#define TEMP_OUT_L 0x42

　　#define GYRO_XOUT_H 0x43 //定義加速度x軸的高八位［15:8］

　　#define GYRO_XOUT_L 0x44 //定義加速度x軸的低八位［7:0］

　　#define GYRO_YOUT_H 0x45 //定義加速度y軸的高八位［15:8］

　　#define GYRO_YOUT_L 0x46 //定義加速度y軸的低八位［7:0］

　　#define GYRO_ZOUT_H 0x47 //定義加速度z軸的高八位［15:8］

　　#define GYRO_ZOUT_L 0x48 //定義加速度z軸的低八位［7:0］

　　#define PWR_MGMT_1 0x6B //電源管理，典型值：0x00（正常啟用）

　　#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器（默認(rèn)數(shù)值0x68，只讀）

　　#define SlaveAddress 0xD0 //IIC寫入時(shí)的地址字節(jié)數(shù)據(jù)，+1為讀取

　　int ax0，ax1，axout; //定義加速度傳感器從寄存器地址獲取的高八位低八位數(shù)據(jù)以及輸出的模擬量

　　int ay0，ay1，ayout;

　　int az0，az1，azout;

　　int gx0，gx1，gxout; //定義陀螺儀傳感器從寄存器地址獲取的高八位低八位數(shù)據(jù)以及輸出的模擬量

　　int gy0，gy1，gyout;

　　int gz0，gz1，gzout;

　　double Xa，Ya，Za;

　　double Xg，Yg，Zg;

　　//float aax，aay;

　　//float pi=3.1415926;

　　int MPU6050address = 0x68;//MPU6050的地址

　　void setup（）

　　{

　　Wire.begin（）; //設(shè)置I2通信時(shí)的本機(jī)地址

　　Serial.begin（9600）;

　　Wire.beginTransmission（MPU6050address）;//啟動(dòng)I2通信，讀取MPU6050地址

　　// Wire.write（GYRO_CONFIG）;//從傳感器寫入數(shù)據(jù)

　　// Wire.write（ACCEL_CONFIG）;

　　Wire.write（8）; //寫入8位字節(jié)

　　Wire.endTransmission（）;//結(jié)束通信

　　}

　　void loop（）

　　{

　　Wire.beginTransmission（MPU6050address）;

　　Wire.write（ACCEL_XOUT_H）;//寫加速度計(jì)x軸數(shù)據(jù)

　　Wire.write（ACCEL_XOUT_L）;

　　Wire.write（GYRO_XOUT_H）;//寫陀螺儀計(jì)x軸數(shù)據(jù)

　　Wire.write（GYRO_XOUT_L）;

　　Wire.endTransmission（）;

　　Wire.requestFrom（MPU6050address，2）;

　　if（Wire.available（）《=2）;//用于返回接受的字節(jié)數(shù)

　　{

　　ax0 = Wire.read（）;

　　ax1 = Wire.read（）;

　　ax1 = ax1《《8;

　　axout = ax0+ax1;

　　gx0 = Wire.read（）;

　　gx1 = Wire.read（）;

　　gx1 = gx1《《8;

　　gxout = gx0+gx1;

　　}

　　Wire.beginTransmission（MPU6050address）;

　　Wire.write（ACCEL_YOUT_H）;

　　Wire.write（ACCEL_YOUT_L）;

　　Wire.write（GYRO_YOUT_

　　H）;

　　Wire.write（GYRO_YOUT_L）;

　　Wire.endTransmission（）;

　　Wire.requestFrom（MPU6050address，2）;

　　if（Wire.available（）《=2）;

　　{

　　ay0 = Wire.read（）;

　　ay1 = Wire.read（）;

　　ay1 = ay1《《8;

　　ayout = ay0+ay1;

　　gy0 = Wire.read（）;

　　gy1 = Wire.read（）;

　　gy1 = gy1《《8;

　　gyout = gy0+gy1;

　　}

　　Wire.beginTransmission（MPU6050address）;

　　Wire.write（ACCEL_ZOUT_H）;

　　Wire.write（ACCEL_ZOUT_L）;

　　Wire.write（GYRO_ZOUT_H）;

　　Wire.write（GYRO_ZOUT_L）;

　　Wire.endTransmission（）;

　　Wire.requestFrom（MPU6050address，2）;

　　if（Wire.available（）《=2）;

　　{

　　az0 = Wire.read（）;

　　az1 = Wire.read（）;

　　az1 = ax1《《8;

　　azout = az0+az1;

　　gz0 = Wire.read（）;

　　gz1 = Wire.read（）;

　　gz1 = gz1《《8;

　　gzout = gz0+gz1;

　　}

　　Xa=axout/256.00; //把輸出結(jié)果轉(zhuǎn)換為重力加速度g，精確到小數(shù)點(diǎn)后2位

　　Ya=ayout/256.00;

　　Za=azout/256.00;

　　Xg=gxout/256.00;

　　Yg=gyout/256.00;

　　Zg=gzout/256.00;

　　// aax = atan（Xa/Za） * （-180） / pi; //想轉(zhuǎn)化為角度的，可是感覺到有點(diǎn)不對(duì)，就沒寫進(jìn)去

　　// aay = atan（Ya/Xa） * （-180） / pi;

　　Serial.println（“Xa：”）;//輸出6050不同軸采集到的數(shù)據(jù)

　　Serial.print（Xa，DEC）;

　　Serial.println（‘\n’）;

　　Serial.println（“Ya：”）;

　　Serial.print（Ya，DEC）;

　　Serial.println（‘\n’）;

　　Serial.println（“Za：”）;

　　Serial.print（Za，DEC）;

　　Serial.println（‘\n’）;

　　delay（500）;

　　Serial.println（“Xg：”）;

　　Serial.print（Xg，DEC）;

　　Serial.println（‘\n’）;

　　Serial.println（“Yg：”）;

　　Serial.print（Yg，DEC）;

　　Serial.println（‘\n’）;

　　Serial.println（“Zg：”）;

　　Serial.print（Zg，DEC）;

　　Serial.println（‘\n’）;

　　delay（500）;

　　}