使用MPU6050的驅(qū)動(dòng)庫來獲取姿態(tài)數(shù)據(jù)

對于大多數(shù)MPU6050的應(yīng)用來說，獲取到的原始數(shù)據(jù)并沒有多大用處，我們需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)融合解算，最終得到姿態(tài)數(shù)據(jù)，也就是三個(gè)歐拉角：航向角(yaw)、橫滾角(roll)和俯仰角(pitch)。

MPU6050內(nèi)部自帶數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(DMP)硬件加速引擎，配合運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)庫直接輸出四元數(shù)，進(jìn)而很方便的計(jì)算出歐拉角，大大降低了主控MCU的負(fù)擔(dān)。本篇使用MPU6050的驅(qū)動(dòng)庫來獲取姿態(tài)數(shù)據(jù)。

1. MPU6050驅(qū)動(dòng)庫安裝

MPU6050的驅(qū)動(dòng)庫有很多，我們可以在IDE中單擊「項(xiàng)目」—「加載庫」—「管理庫」，在搜索欄輸入"6050"，可以看到不同的驅(qū)動(dòng)庫。

多種驅(qū)動(dòng)庫

本篇我們使用的由國外大牛Jeff Rowberg開發(fā)的庫并沒有在列表中，需要下載后導(dǎo)入到Arduino。

下載庫文件

下載到的庫文件其實(shí)是多種設(shè)備的IIC驅(qū)動(dòng)庫，我們這里只需要兩個(gè)文件夾下的文件。解壓后，進(jìn)入"Arduino"文件夾，里面的"I2Cdev"和"MPU6050"就是我們需要的文件。

選擇庫文件

找到Arduino的libraries文件路徑，Windows下路徑為"C:\\Users\\Tony\\Documents\\Arduino\\libraries"，修改“Tony”為你的電腦用戶名。我們拷貝這兩個(gè)文件夾到該路徑下，至此庫文件安裝完成。

拷貝庫文件

2. 實(shí)驗(yàn)材料

• Uno R3開發(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分別連接開發(fā)板的3.3V、GND，傳感器的SDA、SCL引腳連接開發(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。

/*
   DMP
   MPU6050姿態(tài)解算
*/

#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h"

MPU6050 mpu;
uint8_t fifoBuffer[64];
Quaternion q;
VectorFloat gravity;
float ypr[3];

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  mpu.initialize();
  mpu.dmpInitialize();
  mpu.CalibrateAccel(6);
  mpu.CalibrateGyro(6);
  mpu.PrintActiveOffsets();
  mpu.setDMPEnabled(true);
}

void loop()
{
  if (mpu.dmpGetCurrentFIFOPacket(fifoBuffer))
  {
    mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
    mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
    mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);
    Serial.print("ypr\\t");
    Serial.print(ypr[0] * 180 / M_PI);
    Serial.print("\\t");
    Serial.print(ypr[1] * 180 / M_PI);
    Serial.print("\\t");
    Serial.println(ypr[2] * 180 / M_PI);
  }
}

3. 連接開發(fā)板，設(shè)置好對應(yīng)端口號(hào)和開發(fā)板類型，進(jìn)行程序下載。

程序下載

4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

打開串口監(jiān)視器，波特率設(shè)置成與程序中相一致的115200。監(jiān)視器中輸出三個(gè)歐拉角數(shù)據(jù)，移動(dòng)MPU6050，數(shù)據(jù)發(fā)生變化。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象