【STM32】MPU6050初始化常用寄存器说明及示例代码

一、MPU6050常用配置寄存器

        1、电源管理寄存器1（ PWR_MGMT_1 ）
        此寄存器允许用户配置电源模式和时钟源。
        DEVICE_RESET ：用于控制复位的比特位。设置为1时复位 MPU6050，内部寄存器恢复为默认值，复位结束后MPU硬件自动清零该位。
        SLEEP：用于控制 MPU6050 工作模式的比特位。MPU6050复位后该位置 1，即进入了低功耗睡眠模式。因此，设备上电复位后，我们要将该比特位置0以进入正常工作模式。
        TEMP_DIS：用于设置是否使能温度传感器的比特位。将该位置为0则使能温度传感器。
        CLKSEL[2:0]：用于设置系统时钟源的比特位。可选择使用内部8MHz晶振、外部晶振或陀螺仪时钟作为时钟源。设备上电默认是使用内部 8M的RC晶振，但因其精度不高，官方推荐使用陀螺锁相环或者外部时间作为时钟源，以提高稳定性。一般设置 CLKSEL=001 即可。时钟源可根据下表进行选择：

//示例代码
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);	//复位MPU6050，设置电源管理寄存器 1（0X6B）的bit7 为 1
delay_ms(100);
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00);	//唤醒MPU6050，设置电源管理寄存器 1（0X6B）为 0X00    
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01);	//设置CLKSEL,PLL X轴为参考， 设置电源管理寄存器 1（0X1B）bit2、bit1、bit0 为 001

2、陀螺仪配置寄存器（ GYRO_CONFIG ）

此寄存器用于触发陀螺仪自检，并配置陀螺仪的满量程范围。
我们重点关注FS_SEL[1:0]这两个位，它用于设置陀螺仪的满量程范围，一般设置为 3，即±2000°/S，因为陀螺仪的 ADC 为 16 位分辨率，所以得到灵敏度为：65536/4000=16.4LSB/(°/S)。

//示例代码
MPU_Set_Gyro_Fsr(3);	//陀螺仪传感器,±2000dps, 设置陀螺仪配置寄存器（0X1B）bit4、bit3 为 3

3、加速度传感器配置寄存器（ ACCEL_CONFIG ）

此寄存器用于触发加速度计的自检，并配置加速度计的满量程范围，还可配置了数字高通滤波器（DHPF）。
我们重点关注AFS_SEL[1:0]这两个位，用于设置加速度传感器的满量程范围，一般设置为 0，即±2g，因为加速度传感器的ADC 也是 16 位，所以得到灵敏度为：65536/4=16384LSB/g。

//示例代码
MPU_Set_Accel_Fsr(0);	  //加速度传感器,±2g ，  设置加速度传感器配置寄存器（0X1C）bit4、bit3 为 0

        4、FIFO 使能寄存器（ FIFO_EN ）

        此寄存器用于控制 FIFO 使能，确定将哪些传感器测量值加载到FIFO缓冲区中。如果传感器各自的FIFO_EN位在该寄存器中被设置为1，则存储在传感器数据寄存器（寄存器59至96）内的数据将被加载到FIFO缓冲器中。这些传感器按照寄存器25中定义的采样速率进行采样。
        实际应用中，在简单读取传感器数据的时候，可以不用 FIFO，设置对应位为 0 即可禁止 FIFO，设置为 1 则使能 FIFO。加速度传感器的 3 个轴，全由 1个位（ACCEL_FIFO_EN）控制，只要该位置 1，则加速度传感器的三个通道都开启 FIFO了。

        5、陀螺仪采样率分频寄存器（ SMPRT_DIV ）
        该寄存器用于设置 MPU6050 的陀螺仪采样频率，计算公式为：
                采样频率 = 陀螺仪输出频率 / (1+SMPLRT_DIV)
      陀螺仪的输出频率，是 1Khz 或者 8Khz，与数字低通滤波器（DLPF）的设置有关：当 DLPF_CFG=0/7 的时候，频率为 8Khz，其他情况是 1Khz。一般情况下，DLPF 滤波带宽设置为采样率的 1/2 。
        采样率，我们假定设置为 50Hz，那么采样分频器值 SMPLRT_DIV = 1000/50-1 = 19。
        注意：加速度计的输出速率为1 kHz。这意味着，对于大于1 kHz的采样率，相同的加速度计采样数据可以不止一次地输出到FIFO、DMP和传感器寄存器。

        6、配置寄存器（ CONFIG ）

        对于这个寄存器，我们主要关注DLPF_CFG[2:0]，即数字低通滤波器（DLPF）的设置位，加速度计和陀螺仪都是根据这三个比特位的配置进行过滤的。DLPF_CFG[2:0] 不同配置对应的过滤情况如下表所示：

        加速度传感器的输出速率（Fs）固定是 1Khz，而陀螺仪传感器的输出速率（Fs）根据 DLPF_CFG 的配置有所不同。一般我们设置陀螺仪传感器的带宽为其采样率的一半，如前面所说的，如果设置采样率为 50Hz，那么带宽就应该设置为 25Hz，取近似值 20Hz，就应该设置 DLPF_CFG = 4 （二进制 100）。

7、电源管理寄存器2（ PWR_MGMT_2 ）

此寄存器允许用户在仅加速计低功率模式下配置唤醒频率。这个寄存器还允许用户将加速度计和陀螺仪的各个轴进入待机模式。一般情况下配置为 0 。可根据实际情况设置，详细内容可参考寄存器手册。

        8、陀螺仪数据输出寄存器（6个8位寄存器，0x43~0x48）
        陀螺仪传感器数据输出寄存器由6个8位寄存器组成，分别存储X/Y/Z三个轴的陀螺仪传感器数据，高字节在前，低字节在后。
        每个16位陀螺仪测量都有一个在FS_SEL（寄存器27）中定义的满量程。对于每个全尺度设置，陀螺仪每LSB的灵敏度如下表所示。

        9、加速度传感器数据输出寄存器（6个，0x3B~0x40）

        加速度传感器数据输出寄存器由6个8位寄存器组成，输出X/Y/Z三个轴的加速度传感器值，高字节在前，低字节在后。
        每个16位加速度计测量都有一个在ACCEL_FS（寄存器28）中定义的完整尺度。对于每个完整的尺度设置，ACCEL_xOUT中每LSB加速度计的灵敏度如下表所示。

        10、温度传感器数据输出寄存器（ TEMP_OUT_H and TEMP_OUT_L ）

        温度换算公式为：   Temperature = 36.53 + regval/340，  其中，Temperature为计算得到的温度值，单位为℃，regval为从0X41和0X42读到的温度传感器有符号值。

二、MPU6050初始化

        1、初始化 IIC 接口。MPU6050 采用 I2C 与 STM32F1 通信，需要先初始化与 MPU6050 连接的 SDA和 SCL 数据线。
        2、复位并唤醒 MPU6050。复位操作使 MPU6050 内部所有寄存器恢复默认值，通过对电源管理寄存器 1（0x6B）的DEVICE_RESET置 1 实现。复位结束后，电源管理寄存器 1 恢复默认值(0x40)，然后必须设置该寄存器为0x00，以唤醒 MPU6050，进入正常工作模式。
       3、设置角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器的满量程范围。通过陀螺仪配置寄存器（0x1B）和加速度传感器配置寄存器（0x1C）设置，一般设置陀螺仪的满量程范围为±2000dps，加速度传感器的满量程范围为±2g。
        4、设置其他参数。需要配置的参数还有：关闭中断、关闭 AUX IIC 接口（没有磁力计）、禁止 FIFO、设置陀螺仪采样率和设置数字低通滤波器（DLPF）等。如果不采用中断方式读取数据，则关闭中断；如果不使用 AUX IIC 接口外接其他传感器，则关闭此接口。可以分别通过中断使能寄存器（0x38）和用户控制寄存器（0x6A）控制。MPU6050 可以使用 FIFO 存储传感器数据，如果不使用则可以关闭所有 FIFO 通道，可能通过 FIFO 使能寄存器（0x23）控制，默认都置 0（即禁止 FIFO），所以用默认值就可以了。陀螺仪采样率通过采样率分频寄存器（0x19）控制。数字低通滤波器(DLPF)则通过配置寄存器（0x1A）设置，一般设置 DLPF 带宽为采样率的 1/2 。
        5、配置系统时钟源并使能角速度（陀螺仪）传感器和加速度传感器。系统时钟源同样是通过电源管理寄存器 1（0x1B）来设置，该寄存器的最低三位用于设置系统时钟源选择，默认值是 0（内部 8M RC 震荡），一般设置为 1，选择 x 轴陀螺 PLL 作为时钟源，以获得更高精度的时钟。同时，使能角速度传感器和加速度传感器，这两个操作通过电源管理寄存器 2（0x6C）来设置，设置对应位为 0 即可开启。
        至此，MPU6050 的初始化就基本完成了，可以正常工作了（其他未设置的寄存器全部采用默认值即可）。

三、MPU6050初始化示例代码

//部分宏定义数据
//MPU6050 AD0控制脚
#define MPU_AD0_CTRL			PAout(15)	//控制AD0电平,从而控制MPU地址//#define MPU_ACCEL_OFFS_REG		0X06	//accel_offs寄存器,可读取版本号,寄存器手册未提到
//#define MPU_PROD_ID_REG			0X0C	//prod id寄存器,在寄存器手册未提到
#define MPU_SELF_TESTX_REG		0X0D	//自检寄存器X
#define MPU_SELF_TESTY_REG		0X0E	//自检寄存器Y
#define MPU_SELF_TESTZ_REG		0X0F	//自检寄存器Z
#define MPU_SELF_TESTA_REG		0X10	//自检寄存器A
#define MPU_SAMPLE_RATE_REG		0X19	//采样频率分频器
#define MPU_CFG_REG				0X1A	//配置寄存器
#define MPU_GYRO_CFG_REG		0X1B	//陀螺仪配置寄存器
#define MPU_ACCEL_CFG_REG		0X1C	//加速度计配置寄存器
#define MPU_MOTION_DET_REG		0X1F	//运动检测阀值设置寄存器
#define MPU_FIFO_EN_REG			0X23	//FIFO使能寄存器
#define MPU_I2CMST_CTRL_REG		0X24	//IIC主机控制寄存器
#define MPU_I2CSLV0_ADDR_REG	0X25	//IIC从机0器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_REG			0X26	//IIC从机0数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_CTRL_REG	0X27	//IIC从机0控制寄存器
#define MPU_I2CSLV1_ADDR_REG	0X28	//IIC从机1器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_REG			0X29	//IIC从机1数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_CTRL_REG	0X2A	//IIC从机1控制寄存器
#define MPU_I2CSLV2_ADDR_REG	0X2B	//IIC从机2器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_REG			0X2C	//IIC从机2数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_CTRL_REG	0X2D	//IIC从机2控制寄存器
#define MPU_I2CSLV3_ADDR_REG	0X2E	//IIC从机3器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_REG			0X2F	//IIC从机3数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_CTRL_REG	0X30	//IIC从机3控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_ADDR_REG	0X31	//IIC从机4器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_REG			0X32	//IIC从机4数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DO_REG		0X33	//IIC从机4写数据寄存器
#define MPU_I2CSLV4_CTRL_REG	0X34	//IIC从机4控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DI_REG		0X35	//IIC从机4读数据寄存器#define MPU_I2CMST_STA_REG		0X36	//IIC主机状态寄存器
#define MPU_INTBP_CFG_REG		0X37	//中断/旁路设置寄存器
#define MPU_INT_EN_REG			0X38	//中断使能寄存器
#define MPU_INT_STA_REG			0X3A	//中断状态寄存器#define MPU_ACCEL_XOUTH_REG		0X3B	//加速度值,X轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTL_REG		0X3C	//加速度值,X轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTH_REG		0X3D	//加速度值,Y轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTL_REG		0X3E	//加速度值,Y轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG		0X3F	//加速度值,Z轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG		0X40	//加速度值,Z轴低8位寄存器#define MPU_TEMP_OUTH_REG		0X41	//温度值高八位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTL_REG		0X42	//温度值低8位寄存器#define MPU_GYRO_XOUTH_REG		0X43	//陀螺仪值,X轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_XOUTL_REG		0X44	//陀螺仪值,X轴低8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTH_REG		0X45	//陀螺仪值,Y轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTL_REG		0X46	//陀螺仪值,Y轴低8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTH_REG		0X47	//陀螺仪值,Z轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTL_REG		0X48	//陀螺仪值,Z轴低8位寄存器#define MPU_I2CSLV0_DO_REG		0X63	//IIC从机0数据寄存器
#define MPU_I2CSLV1_DO_REG		0X64	//IIC从机1数据寄存器
#define MPU_I2CSLV2_DO_REG		0X65	//IIC从机2数据寄存器
#define MPU_I2CSLV3_DO_REG		0X66	//IIC从机3数据寄存器#define MPU_I2CMST_DELAY_REG	0X67	//IIC主机延时管理寄存器
#define MPU_SIGPATH_RST_REG		0X68	//信号通道复位寄存器
#define MPU_MDETECT_CTRL_REG	0X69	//运动检测控制寄存器
#define MPU_USER_CTRL_REG		0X6A	//用户控制寄存器
#define MPU_PWR_MGMT1_REG		0X6B	//电源管理寄存器1
#define MPU_PWR_MGMT2_REG		0X6C	//电源管理寄存器2 
#define MPU_FIFO_CNTH_REG		0X72	//FIFO计数寄存器高八位
#define MPU_FIFO_CNTL_REG		0X73	//FIFO计数寄存器低八位
#define MPU_FIFO_RW_REG			0X74	//FIFO读写寄存器
#define MPU_DEVICE_ID_REG		0X75	//器件ID寄存器//如果AD0脚(9脚)接地,IIC地址为0X68(不包含最低位).
//如果接V3.3,则IIC地址为0X69(不包含最低位).
#define MPU_ADDR				0X68//初始化MPU6050
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Init(void)
{ u8 res;MPU_AD0_CTRL=0;			//控制MPU6050的AD0脚为低电平,从机地址为:0x68MPU_IIC_Init();//初始化IIC总线MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0x80);	//复位MPU6050 ， 设置电源管理寄存器 1（0x6B）的bit7 为 1delay_ms(100);MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0x00);	//唤醒MPU6050， 设置电源管理寄存器 1（0x6B）为 0X00    MPU_Set_Gyro_Fsr(3);	 //陀螺仪传感器,±2000dps， 设置陀螺仪配置寄存器（0x1B）bit4、bit3 为 3 MPU_Set_Accel_Fsr(0);	//加速度传感器，±2g， 设置加速度传感器配置寄存器（0x1C）bit4、bit3 为 0MPU_Set_Rate(50);	 //设置采样率50HzMPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0x00);	//关闭所有中断MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0x00);	//I2C主模式关闭MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0x00);	//关闭FIFO， 设置FIFO 使能寄存器（0X23）为 0X00MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0x80);	//INT引脚低电平有效res=MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确{MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0x01);	//设置CLKSEL,PLL X轴为参考， 设置电源管理寄存器 1（0X1B）bit2、bit1、bit0 为 001MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0x00);	//加速度与陀螺仪都工作， 设置电源管理寄存器2（0X6C） 为 0X00MPU_Set_Rate(50);	 //设置采样率为50Hz                          }else return 1;return 0;
}
// 以上为MPU6050初始化部分//初始化IIC
void MPU_IIC_Init(void)
{					     GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//先使能外设IO PORTB时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;	 // 端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);		 //根据设定参数初始化GPIO GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11);	 //PB10,PB11 输出高	}//IIC写一个字节 
//reg:寄存器地址
//data:数据
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data) 				 
{ MPU_IIC_Start(); MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令	if(MPU_IIC_Wait_Ack())	//等待应答{MPU_IIC_Stop();		 return 1;		}MPU_IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答 MPU_IIC_Send_Byte(data);//发送数据if(MPU_IIC_Wait_Ack())	//等待ACK{MPU_IIC_Stop();	 return 1;		 }		 MPU_IIC_Stop();	 return 0;
}//设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围
//fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)
{return MPU_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围  
}//设置MPU6050加速度传感器满量程范围
//fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)
{return MPU_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围  
}//设置MPU6050的采样率(假定陀螺仪输出频率Fs=1KHz)
//rate:4~1000(Hz)
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)
{u8 data;if(rate>1000)rate=1000;if(rate<4)rate=4;data=1000/rate-1;         //由采样频率 = 陀螺仪输出频率 / (1+SMPLRT_DIV)得 SMPLRT_DIV= 陀螺仪输出频率 / 采样频率 - 1data=MPU_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data);	//设置数字低通滤波器return MPU_Set_LPF(rate/2);	//自动设置LPF为采样率的一半
}//IIC读一个字节 
//reg:寄存器地址 
//返回值:读到的数据
u8 MPU_Read_Byte(u8 reg)
{u8 res;MPU_IIC_Start(); MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令	MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答 MPU_IIC_Send_Byte(reg);	//写寄存器地址MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答MPU_IIC_Start();MPU_IIC_Send_Byte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送器件地址+读命令	MPU_IIC_Wait_Ack();		//等待应答 res=MPU_IIC_Read_Byte(0);//读取数据,发送nACK MPU_IIC_Stop();			//产生一个停止条件 return res;		
}

四、结语。
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