MPU6050

当下最流行的一款六轴（三轴加速度+三轴角速度(陀螺仪)）传感器：MPU6050，该传感器广泛用于四轴、平衡车和空中鼠标等设计，具有非常广泛的应用范围。

基本认识

在飞行器中，飞行姿态是非常重要的参数，见图表示飞机姿态的偏航角横滚角及俯仰角 ，以飞机自身的中心建立坐标系，当飞机绕坐标轴旋转的时候，会分别影响偏航角、横滚角及俯仰角。

坐标系

抽象来说，姿态是“载体坐标系”与“地理坐标系”之间的转换关系。

三种常用的坐标系：

• 地球坐标系：以地球球心为原点，Z 轴沿地球自转轴方向，X、Y 轴在赤道平面内的坐标系。
• 地理坐标系：它的原点在地球表面 (或运载体所在的点)，Z 轴沿当地地理垂线的方向 (重力加速度方向)，XY 轴沿当地经纬线的切线方向。根据各个轴方向的不同，可选为“东北天”、“东南天”、“西北天”等坐标系。这是我们日常生活中使用的坐标系，平时说的东南西北方向与这个坐标系东南西北的概念一致。
• 载体坐标系：载体坐标系以运载体的质心为原点，一般根据运载体自身结构方向构成坐标系，如 Z 轴上由原点指向载体顶部，Y 轴指向载体头部，X 轴沿载体两侧方向。上面说基于飞机建立的坐标系就是一种载体坐标系，可类比到汽车、舰船、人体、动物或手机等各种物体。

地理坐标系与载体坐标系都以载体为原点，所以它们可以经过简单的旋转进行转换，载体的姿态角就是根据载体坐标系与地理坐标系的夹角来确定的。配合图姿态角的关系 ，发挥您的空间想象力，假设初始状态中，飞机的 Z 轴、X 轴及 Y 轴分别与地理坐标系的天轴、北轴、东轴平行。如当飞机绕自身的“Z”轴旋转，它会使自身的“Y”轴方向与地理坐标系的“南北”方向偏离一定角度，该角度就称为偏航角 (Yaw)；当载体绕自身的“X”轴旋转，它会使自身的“Z”轴方向与地理坐标系的“天地”方向偏离一定角度，该角度称为俯仰角 (Pitch)；当载体绕自身的“Y”轴旋转，它会使自身的“X”轴方向与地理坐标系的“东西”方向偏离一定角度，该角度称为横滚角。

这些角度也称欧拉角，是用于描述姿态的非常直观的角度。

MPU6050 基础介绍

• MPU6050 是 InvenSense 公司推出的全球首款整合性 6 轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了安装空间。
• MPU6050 内部整合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器，并且含有一个第二 IIC 接口，可用于连接外部磁力传感器，并利用自带的数字运动处理器（DMP: Digital Motion Processor）硬件加速引擎，通过主 IIC 接口，向应用端输出完整的 9 轴融合演算数据。有了 DMP，我们可以使用 InvenSense 公司提供的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时大大降低了开发难度。

它是一种六轴传感器模块，采用 InvenSense 公司的 MPU6050作为主芯片，能同时检测三轴加速度、三轴陀螺仪 (三轴角速度) 的运动数据以及温度数据。利用MPU6050 芯片内部的 DMP 模块（Digital Motion Processor 数字运动处理器），可对传感器数据进行滤波、融合处理，它直接通过 I2C 接口向主控器输出姿态解算后的姿态数据，降低主控器的运算量。其姿态解算频率最高可达 200Hz，非常适合用于对姿态控制实时要求较高的领域。常见应用于手机、智能手环、四轴飞行器及计步器等的姿态检测。

MPU6050 的特点包括：

• ① 以数字形式输出 6 轴或 9 轴（需外接磁传感器）的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据（需 DMP 支持）

• ② 具有 131 LSBs/°/sec 敏感度与全格感测范围为±250、±500、±1000 与±2000°/sec 的 3 轴角速度感测器(陀螺仪)

• ③ 集成可程序控制，范围为±2g、±4g、±8g 和±16g 的 3 轴加速度传感器

• ④ 移除加速器与陀螺仪轴间敏感度，降低设定给予的影响与感测器的飘移

• ⑤ 自带数字运动处理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可减少 MCU 复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷

• ⑥ 内建运作时间偏差与磁力感测器校正演算技术，免除了客户须另外进行校正的需求

• ⑦ 自带一个数字温度传感器

• ⑧ 带数字输入同步引脚(Sync pin)支持视频电子影相稳定技术与 GPS

• ⑨ 可程序控制的中断(interrupt)，支持姿势识别、摇摄、画面放大缩小、滚动、快速下降中断、high-G 中断、零动作感应、触击感应、摇动感应功能

• ⑩ VDD 供电电压为 2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VLOGIC 可低至 1.8V± 5%

• ⑪ 陀螺仪工作电流：5mA，陀螺仪待机电流：5uA；加速器工作电流：500uA，加速器省电模式电流：40uA@10Hz

• ⑫ 自带 1024 字节 FIFO，有助于降低系统功耗

• ⑬ 高达 400Khz 的 IIC 通信接口

• ⑭ 超小封装尺寸：4x4x0.9mm（QFN）
  

MPU6050 模块的引脚功能说明

其中的 SDA/SCL、XDA/XCL 通讯引脚分别为两组 I2C 信号线。当模块与外部主机通讯时，使用SDA/SCL，如与 STM32 芯片通讯；而 XDA/XCL 则用于 MPU6050 芯片与其它 I2C 传感器通讯时使用，例如使用它与磁场传感器连接，MPU6050 模块可以把从主机 SDA/SCL 接收的数据或命令通过 XDA/XCL 引脚转发到磁场传感器中。但实际上这种功能比较鸡肋，控制麻烦且效率低，一般会直接把磁场传感器之类的 I2C 传感器直接与 MPU6050 挂载在同一条总线上（即都连接到SDA/SCL），使用主机直接控制。

MPU6050 传感器的检测轴如图下所示：

MPU6050 的内部框图如下图：

其中，SCL 和 SDA 是连接 MCU 的 IIC 接口，MCU 通过这个 IIC 接口来控制 MPU6050，另外还有一个 IIC 接口：AUX_CL 和 AUX_DA，这个接口可用来连接外部从设备，比如磁传感器，这样就可以组成一个九轴传感器。VLOGIC 是 IO 口电压，该引脚最低可以到 1.8V，我们一般直接接 VDD 即可。AD0 是从 IIC 接口（接 MCU）的地址控制引脚，该引脚控制 IIC 地址的最低位。如果接 GND，则 MPU6050 的 IIC 地址是：0X68，如果接 VDD，则是 0X69，注意：这里的地址是不包含数据传输的最低位的（最低位用来表示读写）！！

MPU6050初始化步骤

初始化 IIC 接口

MPU6050 采用 IIC 与 STM32F1 通信，所以我们需要先初始化与 MPU6050 连接的SDA 和SCL 数据线。

复位 MPU6050

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 bit7写 1 实现。 复位后，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，进入正常工作状态。

设置角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器的满量程范围

这一步，我们设置两个传感器的满量程范围(FSR)，分别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。我们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。

设置其他参数

配置的参数有：关闭中断、关闭 AUX IIC 接口、禁止 FIFO、设置陀螺仪采样率和设置数字低通滤波器（DLPF）等。本章我们不用中断方式读取数据，所以关闭中断，然后也没用到 AUX IIC 接口外接其他传感器，所以也关闭这个接口。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，不过本章我们没有用到，所以关闭所有 FIFO 通道，这个通过 FIFO 使能寄存器（0X23）控制，默认都是 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，这个采样率我们一般设置为 50 即可。数字低通滤波器(DLPF)则通过配置寄存器（0X1A）设置，一般设置 DLPF 为带宽的 1/2 即可。

配置系统时钟源并使能角速度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（0X6B）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），不过我们一般设置为 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。
• MPU6050 的初始化就完成了，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），接下来，我们就可以读取相关寄存器，得到加速度传感器、角速度传感器和温度传感器的数据了。不过，我们先简单介绍几个重要的寄存器。

==电源管理寄存器 1，该寄存器地址为 0X6B==

DEVICE_RESET位用来控制复位，设置为 1，复位 MPU6050，复位结束后，MPU硬件自动清零该位。SLEEEP 位用于控制 MPU6050 的工作模式，复位后，该位为 1，即进入了睡眠模式（低功耗），所以我们要清零该位，以进入正常工作模式。TEMP_DIS 用于设置是否使能温度传感器，设置为 0，则使能。最后 CLKSEL[2:0]用于选择系统时钟源，选择关系如下表：

默认是使用内部 8M RC 晶振的，精度不高，所以我们一般选择 X/Y/Z 轴陀螺作为参考的PLL 作为时钟源，一般设置 CLKSEL=001 即可。

==陀螺仪配置寄存器，该寄存器地址为：0X1B==

该寄存器 FS_SEL[1:0]这两个位，用于设置陀螺仪的满量程范围：0，±250°/S；1，±500°/S；2，±1000°/S；3，±2000°/S；我们一般设置为 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)。

==加速度传感器配置寄存器，寄存器地址为：0X1C==

该寄存器 AFS_SEL[1:0]这两个位，用于设置加速度传感器的满量程范围：0，±2g；1，±4g；2，±8g；3，±16g；我们一般设置为 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。

==FIFO 使能寄存器，寄存器地址为：0X23==

该寄存器控制 FIFO 使能，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。注意加速度传感器的 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。

==陀螺仪采样率分频寄存器，寄存器地址为：0X19==

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)

这里陀螺仪的输出频率，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。而且 DLPF 滤波频率一般设置为采样率的一半。采样率，我们假定设置为 50Hz，那么 SMPLRT_DIV=1000/50-1=19。

==配置寄存器，寄存器地址为：0X1A==

主要关心数字低通滤波器（DLPF）的设置位，即：DLPF_CFG[2:0]，加速度计和陀螺仪，都是根据这三个位的配置进行过滤的。DLPF_CFG 不同配置对应的过滤情况。

==DLPF_CFG 配置表==

这里的加速度传感器，输出速率（Fs）固定是 1Khz，而角速度传感器的输出速率（Fs），则根据 DLPF_CFG 的配置有所不同。一般我们设置角速度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=100。

==电源管理寄存器 2，寄存器地址为：0X6C==

• 该寄存器的 LP_WAKE_CTRL 用于控制低功耗时的唤醒频率，本章用不到。剩下的 6 位，分别控制加速度和陀螺仪的 x/y/z 轴是否进入待机模式，这里我们全部都不进入待机模式，所以全部设置为 0 即可。
• 接下来，我们看看陀螺仪数据输出寄存器，总共有 6 个寄存器组成，地址为：0X43~0X48，通过读取这 6 个寄存器，就可以读到陀螺仪 x/y/z 轴的值，比如 x 轴的数据，可以通过读取 0X43（高 8 位）和 0X44（低 8 位）寄存器得到，其他轴以此类推。
• 加速度传感器数据输出寄存器，也有 6 个，地址为：0X3B~0X40，通过读取这 6 个寄存器，就可以读到加速度传感器 x/y/z 轴的值，比如读 x 轴的数据，可以通过读取 0X3B（高8 位）和 0X3C（低 8 位）寄存器得到，其他轴以此类推。

温度传感器的值，可以通过读取 0X41（高 8 位）和 0X42（低 8 位）寄存器得到，

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 读到的温度传感器值。

DMP 简介

• 读出 MPU6050 的加速度传感器和角速度传感器的原始数据。不过这些原始数据，对想搞四轴之类的初学者来说，用处不大，我们期望得到的是姿态数据，也就是欧拉角：航向角（yaw）、横滚角（roll）和俯仰角（pitch）。有了这三个角，我们就可以得到当前四轴的姿态，这才是我们想要的结果。
• 要得到欧拉角数据，就得利用我们的原始数据，进行姿态融合解算，这个比较复杂，知识点比较多，初学者 不易掌握。而 MPU6050 自带了数字运动处理器，即 DMP，并且，InvenSense提供了一个 MPU6050 的嵌入式运动驱动库，结合 MPU6050 的 DMP，可以将我们的原始数据，直接转换成四元数输出，而得到四元数之后，就可以很方便的计算出欧拉角，从而得到 yaw、roll 和 pitch。
• 使用内置的 DMP，大大简化了四轴的代码设计，且 MCU 不用进行姿态解算过程，大大降低了 MCU 的负担，从而有更多的时间去处理其他事件，提高系统实时性。
• 使用 MPU6050 的 DMP 输出的四元数是 q30 格式的，也就是浮点数放大了 2 的 30 次方倍。在换算成欧拉角之前，必须先将其转换为浮点数，也就是除以 2 的 30 次方，然后再进行计算，

计算公式为

q0=quat[0] / q30; //q30 格式转换为浮点数
q1=quat[1] / q30;
q2=quat[2] / q30;
q3=quat[3] / q30; 
//计算得到俯仰角/横滚角/航向角
pitch=asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3; //俯仰角
roll=atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3; //横滚角
yaw=atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3; //航向角

其中 quat[0]~ quat[3]是 MPU6050 的 DMP 解算后的四元数，q30 格式，所以要除以一个 2的 30 次方，其中 q30 是一个常量：1073741824，即 2 的 30 次方，然后带入公式，计算出欧拉角。上述计算公式的 57.3 是弧度转换为角度，即 180/π，这样得到的结果就是以度（°）为单位的。

官方 DMP 驱动库移植起来，还是比较简单的，主要是实现这 4 个函数：i2c_write，i2c_read，delay_ms 和 get_ms。

==mpu_dmp_init，是 MPU6050 DMP 初始化函数==

//mpu6050,dmp 初始化
//返回值:0,正常
// 其他,失败
u8 mpu_dmp_init(void)
{
    u8 res=0;
    IIC_Init(); //初始化 IIC 总线
    if(mpu_init()==0) //初始化 MPU6050
    {
        res=mpu_set_sensors(INV_XYZ_GYRO|INV_XYZ_ACCEL);//设置需要的传感器
        if(res)return 1; 
        res=mpu_configure_fifo(INV_XYZ_GYRO|INV_XYZ_ACCEL);//设置 FIFO
        if(res)return 2; 
        res=mpu_set_sample_rate(DEFAULT_MPU_HZ); //设置采样率
        if(res)return 3; 
        res=dmp_load_motion_driver_firmware(); //加载 dmp 固件
        if(res)return 4; 
        res=dmp_set_orientation(inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_orientation));
        //设置陀螺仪方向
        if(res)return 5; 
        res=dmp_enable_feature(DMP_FEATURE_6X_LP_QUAT|DMP_FEATURE_TAP|
                               DMP_FEATURE_ANDROID_ORIENT|DMP_FEATURE_SEND_RAW_ACCEL|
                               DMP_FEATURE_SEND_CAL_GYRO|DMP_FEATURE_GYRO_CAL);
        //设置 dmp 功能
        if(res)return 6; 
        res=dmp_set_fifo_rate(DEFAULT_MPU_HZ);//设置 DMP 输出速率(最大 200Hz)
        if(res)return 7; 
        res=run_self_test(); //自检
        if(res)return 8; 
        res=mpu_set_dmp_state(1); //使能 DMP
        if(res)return 9; 
    }
    return 0;
}

首先通过 IIC_Init(需外部提供)初始化与 MPU6050 连接的 IIC 接口，然后调用mpu_init 函数，初始化 MPU6050，之后就是设置 DMP 所用传感器、FIFO、采样率和加载固件等一系列操作，在所有操作都正常之后，最后通过 mpu_set_dmp_state(1)使能 DMP 功能，在使能成功以后，我们便可以通过 mpu_dmp_get_data 来读取姿态解算后的数据了。

==mpu_dmp_get_data 函数代码如下==

//得到 dmp 处理后的数据(注意,本函数需要比较多堆栈,局部变量有点多)
//pitch:俯仰角 精度:0.1° 范围:-90.0° <---> +90.0°
//roll:横滚角 精度:0.1° 范围:-180.0°<---> +180.0°
//yaw:航向角 精度:0.1° 范围:-180.0°<---> +180.0°
//返回值:0,正常
// 其他,失败
u8 mpu_dmp_get_data(float *pitch,float *roll,float *yaw)
{
    float q0=1.0f,q1=0.0f,q2=0.0f,q3=0.0f;
    unsigned long sensor_timestamp;
    short gyro[3], accel[3], sensors;
    unsigned char more;
    long quat[4]; 
    if(dmp_read_fifo(gyro, accel, quat, &sensor_timestamp, &sensors,&more))return 1;
    if(sensors&INV_WXYZ_QUAT) 
    {
        q0 = quat[0] / q30; //q30 格式转换为浮点数
        q1 = quat[1] / q30;
        q2 = quat[2] / q30;
        q3 = quat[3] / q30; 
        //计算得到俯仰角/横滚角/航向角
        *pitch = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3; // pitch
        *roll = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3; // roll
        *yaw= atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3; //yaw
    }else return 2;
    return 0;
}

Code

mpuiic.c

#include "mpuiic.h"
#include "delay.h"

//MPU IIC 延时函数
void MPU_IIC_Delay(void)
{
    delay_us(2);
}

//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50MHz
  GPIO_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    

}
//产生IIC起始信号
void MPU_IIC_Start(void)
{
    MPU_SDA_OUT();     //sda线输出
    MPU_IIC_SDA=1;            
    MPU_IIC_SCL=1;
    MPU_IIC_Delay();
     MPU_IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
    MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}      
//产生IIC停止信号
void MPU_IIC_Stop(void)
{
    MPU_SDA_OUT();//sda线输出
    MPU_IIC_SCL=0;
    MPU_IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
     MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SCL=1; 
    MPU_IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
    MPU_IIC_Delay();                                   
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
//        0，接收应答成功
u8 MPU_IIC_Wait_Ack(void)
{
    u8 ucErrTime=0;
    MPU_SDA_IN();      //SDA设置为输入  
    MPU_IIC_SDA=1;MPU_IIC_Delay();       
    MPU_IIC_SCL=1;MPU_IIC_Delay();     
    while(MPU_READ_SDA)
    {
        ucErrTime++;
        if(ucErrTime>250)
        {
            MPU_IIC_Stop();
            return 1;
        }
    }
    MPU_IIC_SCL=0;//时钟输出0        
    return 0;  
} 
//产生ACK应答
void MPU_IIC_Ack(void)
{
    MPU_IIC_SCL=0;
    MPU_SDA_OUT();
    MPU_IIC_SDA=0;
    MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SCL=1;
    MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答            
void MPU_IIC_NAck(void)
{
    MPU_IIC_SCL=0;
    MPU_SDA_OUT();
    MPU_IIC_SDA=1;
    MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SCL=1;
    MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SCL=0;
}                                          
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答              
void MPU_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
    MPU_SDA_OUT();         
    MPU_IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        MPU_IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1;       
            MPU_IIC_SCL=1;
            MPU_IIC_Delay(); 
            MPU_IIC_SCL=0;    
            MPU_IIC_Delay();
    }     
}         
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   
u8 MPU_IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
    unsigned char i,receive=0;
    MPU_SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
    {
        MPU_IIC_SCL=0; 
        MPU_IIC_Delay();
        MPU_IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(MPU_READ_SDA)receive++;   
        MPU_IIC_Delay(); 
    }                     
    if (!ack)
        MPU_IIC_NAck();//发送nACK
    else
        MPU_IIC_Ack(); //发送ACK   
    return receive;
}

mpuiic.h

#ifndef __MPUIIC_H
#define __MPUIIC_H
#include "sys.h"

//IO方向设置
#define MPU_SDA_IN()  {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;}
#define MPU_SDA_OUT() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=3<<12;}

//IO操作函数     
#define MPU_IIC_SCL    PBout(10)         //SCL
#define MPU_IIC_SDA    PBout(11)         //SDA     
#define MPU_READ_SDA   PBin(11)         //输入SDA 

//IIC所有操作函数
void MPU_IIC_Delay(void);                //MPU IIC延时函数
void MPU_IIC_Init(void);                //初始化IIC的IO口                 
void MPU_IIC_Start(void);                //发送IIC开始信号
void MPU_IIC_Stop(void);                  //发送IIC停止信号
void MPU_IIC_Send_Byte(u8 txd);            //IIC发送一个字节
u8 MPU_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 MPU_IIC_Wait_Ack(void);                 //IIC等待ACK信号
void MPU_IIC_Ack(void);                    //IIC发送ACK信号
void MPU_IIC_NAck(void);                //IIC不发送ACK信号

void IMPU_IC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 MPU_IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);      
#endif

mpu6050.c

#include "mpu6050.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"   

//初始化MPU6050
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Init(void)
{ 
    u8 res;
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//使能AFIO时钟 
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//先使能外设IO PORTA时钟 

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;     // 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50MHz
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                     //根据设定参数初始化GPIOA

    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);//禁止JTAG,从而PA15可以做普通IO使用,否则PA15不能做普通IO!!!

    MPU_AD0_CTRL=0;            //控制MPU6050的AD0脚为低电平,从机地址为:0X68

    MPU_IIC_Init();//初始化IIC总线
    MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80);    //复位MPU6050
  delay_ms(100);
    MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00);    //唤醒MPU6050 
    MPU_Set_Gyro_Fsr(3);                    //陀螺仪传感器,±2000dps
    MPU_Set_Accel_Fsr(0);                    //加速度传感器,±2g
    MPU_Set_Rate(50);                        //设置采样率50Hz
    MPU_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
    MPU_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
        MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00);    //加速度与陀螺仪都工作
        MPU_Set_Rate(50);                        //设置采样率为50Hz
     }else return 1;
    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的数字低通滤波器
//lpf:数字低通滤波频率(Hz)
//返回值:0,设置成功
//    其他,设置失败 
u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf)
{
    u8 data=0;
    if(lpf>=188)data=1;
    else if(lpf>=98)data=2;
    else if(lpf>=42)data=3;
    else if(lpf>=20)data=4;
    else if(lpf>=10)data=5;
    else data=6; 
    return MPU_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器  
}
//设置MPU6050的采样率(假定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;
    data=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
}

//得到温度值
//返回值:温度值(扩大了100倍)
short MPU_Get_Temperature(void)
{
    u8 buf[2]; 
    short raw;
    float temp;
    MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf); 
    raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  
    temp=36.53+((double)raw)/340;  
    return temp*100;;
}
//得到陀螺仪值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
{
    u8 buf[6],res;  
    res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);
    if(res==0)
    {
        *gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  
        *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];  
        *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    }     
    return res;;
}
//得到加速度值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
//    其他,错误代码
u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
{
    u8 buf[6],res;  
    res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);
    if(res==0)
    {
        *ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];  
        *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];  
        *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
    }     
    return res;;
}
//IIC连续写
//addr:器件地址 
//reg:寄存器地址
//len:写入长度
//buf:数据区
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{
    u8 i; 
    MPU_IIC_Start(); 
    MPU_IIC_Send_Byte((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
    for(i=0;i<len;i++)
    {
        MPU_IIC_Send_Byte(buf[i]);    //发送数据
        if(MPU_IIC_Wait_Ack())        //等待ACK
        {
            MPU_IIC_Stop();     
            return 1;         
        }        
    }    
    MPU_IIC_Stop();     
    return 0;    
} 
//IIC连续读
//addr:器件地址
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{ 
     MPU_IIC_Start(); 
    MPU_IIC_Send_Byte((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_Start();
    MPU_IIC_Send_Byte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令    
    MPU_IIC_Wait_Ack();        //等待应答 
    while(len)
    {
        if(len==1)*buf=MPU_IIC_Read_Byte(0);//读数据,发送nACK 
        else *buf=MPU_IIC_Read_Byte(1);        //读数据,发送ACK  
        len--;
        buf++; 
    }    
    MPU_IIC_Stop();    //产生一个停止条件 
    return 0;    
}
//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;
}
//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;        
}

mpu6050.h

#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H
#include "mpuiic.h"                                                           

//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


////因为模块AD0默认接GND,所以转为读写地址后,为0XD1和0XD0(如果接VCC,则为0XD3和0XD2)  
//#define MPU_READ    0XD1
//#define MPU_WRITE   0XD0

u8 MPU_Init(void);                                 //初始化MPU6050
u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf);//IIC连续写
u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf); //IIC连续读 
u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data);                //IIC写一个字节
u8 MPU_Read_Byte(u8 reg);                        //IIC读一个字节

u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr);
u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr);
u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf);
u8 MPU_Set_Rate(u16 rate);
u8 MPU_Set_Fifo(u8 sens);


short MPU_Get_Temperature(void);
u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz);
u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az);

#endif