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基于stm32的四旋翼飞行器：MPU6050讲解 · 上（参数读取）

news 来源：原创 2025/7/17 2:07:59

大伙早上好，不知道大伙有没有飞行器情结，就是学习嵌入式就想做一个能飞的东西。小白兔不才，小白兔有啊，所以最近准备做一个简单的飞行器出来，如果失败了，那么这个系列就只能烂尾了，如果成功了，那大伙也都会拥有一个自己的飞行器了。

在这里插入图片描述

文章目录

前言
MPU6050 详细说明
- 概述
- 核心特性
- - 传感器性能
  - 通信接口
- 硬件接口
- 工作原理
- - 加速度计
  - 陀螺仪
  - 数据融合
  - - 这部分内容我们下一期里会详细讲解。
寄存器介绍
- PWR_MGMT_1 寄存器
- - 功能概述
- GYRO_CONFIG 寄存器
- - 功能概述
- ACCEL_CONFIG 寄存器
- - 功能概述
- PWR_MGMT_2 寄存器
- - 功能概述
数据读取代码编写
- MPU6050.h
- MPU6050.c
- MPU6050_Reg.h
- main.c
结语
感谢大伙观看，别忘了三连支持一下
大家也可以关注一下我的其它专栏，同样精彩喔~
下期见咯~

前言

这个系列我们志在做出一个四旋翼飞行器，然后按照我现在的了解，我将这个项目分成了三个大步骤进行制作学习。

首先是 MPU6050 学习，我们需要通过 陀螺仪 和 加速度器 获取飞行器的 pitch（俯仰角）、yaw（偏航角）、roll（横滚角） 三个参数，以此为凭据通过更改旋翼让飞行器保持平衡和行动。这部分我们也是分为三期进行，具体的大伙看下去就知道了。
然后第二步是飞行器的模型设计，包括飞行器的 3D模型，PCB设计 等。
最后就是代码编写，这部分应该是比较麻烦的一个任务了，但是可以参考网上大佬的例程，

MPU6050 详细说明

概述

MPU-6050 是 InvenSense（现属 TDK）推出的六轴运动处理传感器，集成了三轴陀螺仪、三轴加速度计和温度传感器，支持通过 I2C 接口与主控通信。其内置的 DMP（Digital Motion Processor）可直接解算姿态数据（四元数/欧拉角），大幅减轻主控计算负担。该传感器广泛用于无人机、平衡车、VR设备等运动控制场景。

在这里插入图片描述

核心特性

传感器性能

陀螺仪：量程 ±250°/s、±500°/s、±1000°/s、±2000°/s

加速度计：量程 ±2g、±4g、±8g、±16g

温度传感器：范围 -40°C 至 +85°C

分辨率：16位ADC，陀螺仪灵敏度最高 131 LSB/°/s

通信接口

I2C 接口：默认地址 0x68（AD0=0）或 0x69（AD0=1）

硬件接口

引脚	功能说明
VCC	电源 (3.3V-5V)
GND	地
SCL	I2C 时钟线
SDA	I2C 数据线
AD0	I2C 地址选择位
INT	中断输出（数据就绪/运动检测）

工作原理

加速度计

基于 MEMS 电容式检测，测量 X/Y/Z 轴线性加速度。

公式：加速度值 = 原始值 / 灵敏度（灵敏度由量程决定，如 ±2g 对应 16384 LSB/g）。

陀螺仪

基于科里奥利力原理，测量角速度。

公式：角速度值 = 原始值 / 灵敏度（如 ±250°/s 对应 131 LSB/°/s）。

在这里插入图片描述

数据融合

使用互补滤波或卡尔曼滤波结合加速度计与陀螺仪数据，解算姿态角（Roll/Pitch/Yaw）。

在这里插入图片描述

这部分内容我们下一期里会详细讲解。

寄存器介绍

PWR_MGMT_1 寄存器

功能概述

该寄存器用于系统电源管理、时钟源配置及设备复位控制。关键位域定义如下：

位域	功能描述
DEVICE_RESET	置1触发全局复位操作，所有寄存器恢复默认值。复位完成后自动清零（典型耗时50μs）。
SLEEP	置1使能低功耗睡眠模式，传感器模块停止采样，维持最小功耗（典型值5μA）。
CYCLE	置1使能循环工作模式，配合SLEEP=0时，器件按LP_WAKE_CTRL（寄存器108）设定周期唤醒进行加速度采样（低功耗应用场景）。
TEMP_DIS	置1关闭温度传感器，降低系统功耗（默认使能）。
CLKSEL[2:0]	时钟源选择：000=内部8MHz RC振荡器； 001=PLL（X轴陀螺时钟）； 010=PLL（Y轴陀螺时钟）； 011=PLL（Z轴陀螺时钟）； 100=外部32.768kHz晶振； 101=外部19.2MHz晶振

GYRO_CONFIG 寄存器

功能概述

该寄存器控制陀螺仪量程配置与轴自检功能，关键参数如下：

位域	功能描述
XG_ST/YG_ST/ZG_ST 置1分别触发X/Y/Z轴陀螺仪自检。自检通过内部激励MEMS结构，验证机械与电气特性（需结合SELF_TEST寄存器分析响应值）。
FS_SEL[1:0] 陀螺仪满量程配置：
00=±250°/s（灵敏度131 LSB/°/s）
01=±500°/s（65.5 LSB/°/s）
10=±1000°/s（32.8 LSB/°/s）
11=±2000°/s（16.4 LSB/°/s）

ACCEL_CONFIG 寄存器

功能概述

该寄存器控制加速度计量程配置与轴自检功能，关键参数如下：

位域	功能描述
XA_ST/YA_ST/ZA_ST	置1分别触发X/Y/Z轴加速度计自检。自检通过内部施加静电力，验证传感器输出线性度与偏置。
AFS_SEL[1:0]	加速度计满量程配置：00=±2g（灵敏度16384 LSB/g）； 01=±4g（8192 LSB/g）； 10=±8g（4096 LSB/g）； 11=±16g（2048 LSB/g）

PWR_MGMT_2 寄存器

功能概述

该寄存器控制传感器轴级功耗管理与低功耗模式唤醒频率，关键位域定义如下：

位域	功能描述
LP_WAKE_CTRL[1:0]	低功耗模式唤醒频率配置：00=1.25Hz； 01=5Hz； 10=20Hz； 11=40Hz（仅加速度计工作时生效）
STBY_XA/YA/ZA	置1分别使X/Y/Z轴加速度计进入待机模式（停止数据采集，降低功耗）。
STBY_XG/YG/ZG	置1分别使X/Y/Z轴陀螺仪进入待机模式（若当前时钟源为对应陀螺轴，将自动切换至内部8MHz振荡器）。

数据读取代码编写

本期代码不涉及欧拉角，只是将MPU6050的参数读取出来。
这里我们采用软件I2C来读取数据：

使用 PB10 作为 SCL
使用 PB11 作为 SDA

本期里就不讲解 I2C 的相关内容了，下面就不呈现 I2C 的代码，大伙如果有需要，可以到另一期的文章里学习：stm32教程：软件I2C通信协议 & 代码模板提供

MPU6050.h

#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_Hvoid MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data);
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress);void MPU6050_Init(void);
uint8_t MPU6050_GetID(void);
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ);#endif

MPU6050.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyI2C.h"
#include "MPU6050_Reg.h"#define MPU6050_ADDRESS		0xD0		//MPU6050的I2C从机地址void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{MyI2C_Start();						//I2C起始MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);	//发送从机地址，读写位为0，表示即将写入MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答MyI2C_SendByte(RegAddress);			//发送寄存器地址MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答MyI2C_SendByte(Data);				//发送要写入寄存器的数据MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答MyI2C_Stop();						//I2C终止
}uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{uint8_t Data;MyI2C_Start();						//I2C起始MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);	//发送从机地址，读写位为0，表示即将写入MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答MyI2C_SendByte(RegAddress);			//发送寄存器地址MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答MyI2C_Start();						//I2C重复起始MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01);	//发送从机地址，读写位为1，表示即将读取MyI2C_ReceiveAck();					//接收应答Data = MyI2C_ReceiveByte();			//接收指定寄存器的数据MyI2C_SendAck(1);					//发送应答，给从机非应答，终止从机的数据输出MyI2C_Stop();						//I2C终止return Data;
}void MPU6050_Init(void)
{MyI2C_Init();									//先初始化底层的I2C/*MPU6050寄存器初始化，需要对照MPU6050手册的寄存器描述配置，此处仅配置了部分重要的寄存器*/MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);		//电源管理寄存器1，取消睡眠模式，选择时钟源为X轴陀螺仪MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);		//电源管理寄存器2，保持默认值0，所有轴均不待机MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09);		//采样率分频寄存器，配置采样率MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);			//配置寄存器，配置DLPFMPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);	//陀螺仪配置寄存器，选择满量程为±2000°/sMPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);	//加速度计配置寄存器，选择满量程为±16g
}uint8_t MPU6050_GetID(void)
{return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I);		//返回WHO_AM_I寄存器的值
}void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{uint8_t DataH, DataL;								//定义数据高8位和低8位的变量DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H);		//读取加速度计X轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L);		//读取加速度计X轴的低8位数据*AccX = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H);		//读取加速度计Y轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L);		//读取加速度计Y轴的低8位数据*AccY = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H);		//读取加速度计Z轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L);		//读取加速度计Z轴的低8位数据*AccZ = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H);		//读取陀螺仪X轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L);		//读取陀螺仪X轴的低8位数据*GyroX = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H);		//读取陀螺仪Y轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L);		//读取陀螺仪Y轴的低8位数据*GyroY = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H);		//读取陀螺仪Z轴的高8位数据DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L);		//读取陀螺仪Z轴的低8位数据*GyroZ = (DataH << 8) | DataL;						//数据拼接，通过输出参数返回
}

MPU6050_Reg.h

#ifndef __MPU6050_REG_H
#define __MPU6050_REG_H#define	MPU6050_SMPLRT_DIV		0x19
#define	MPU6050_CONFIG			0x1A
#define	MPU6050_GYRO_CONFIG		0x1B
#define	MPU6050_ACCEL_CONFIG	0x1C#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_H	0x3B
#define	MPU6050_ACCEL_XOUT_L	0x3C
#define	MPU6050_ACCEL_YOUT_H	0x3D
#define	MPU6050_ACCEL_YOUT_L	0x3E
#define	MPU6050_ACCEL_ZOUT_H	0x3F
#define	MPU6050_ACCEL_ZOUT_L	0x40
#define	MPU6050_TEMP_OUT_H		0x41
#define	MPU6050_TEMP_OUT_L		0x42
#define	MPU6050_GYRO_XOUT_H		0x43
#define	MPU6050_GYRO_XOUT_L		0x44
#define	MPU6050_GYRO_YOUT_H		0x45
#define	MPU6050_GYRO_YOUT_L		0x46
#define	MPU6050_GYRO_ZOUT_H		0x47
#define	MPU6050_GYRO_ZOUT_L		0x48#define	MPU6050_PWR_MGMT_1		0x6B
#define	MPU6050_PWR_MGMT_2		0x6C
#define	MPU6050_WHO_AM_I		0x75#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "Delay.h"
#include "Timer.h"
#include "MyI2C.h"
#include "MPU6050.h"uint8_t ID;								//定义用于存放ID号的变量
int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ;			//定义用于存放各个数据的变量int main()
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化MyI2C_Init();MPU6050_Init();		//MPU6050初始化/*显示ID号*/OLED_ShowString(0, 0, "ID:", OLED_6X8);ID = MPU6050_GetID();				//获取MPU6050的ID号OLED_ShowHexNum(18, 0, ID, 5, OLED_6X8);OLED_Update();while (1){MPU6050_GetData(&AX, &AY, &AZ, &GX, &GY, &GZ);		//获取MPU6050的数据OLED_ShowSignedNum(0, 8, AX, 5, OLED_6X8);					//OLED显示数据OLED_ShowSignedNum(0, 16, AY, 5, OLED_6X8);OLED_ShowSignedNum(0, 24, AZ, 5, OLED_6X8);OLED_ShowSignedNum(0, 32, GX, 5, OLED_6X8);OLED_ShowSignedNum(0, 40, GY, 5, OLED_6X8);OLED_ShowSignedNum(0, 48, GZ, 5, OLED_6X8);OLED_Update();Delay_ms(500);}
}

结语

大伙可以从下面的网盘链接来下载本期的代码：
链接：小白兔的礼物—— MPU6050
提取码：k2kv

感谢大伙观看，别忘了三连支持一下

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基于stm32的四旋翼飞行器：MPU6050讲解 · 上（参数读取）

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编程日记 2025/6/29 5:44:47

java学习之数据结构：三、八大排序

主要介绍学过的各种排序算法目录 1.插入排序 1.1直接插入排序 1.2希尔排序 2.选择排序 2.1直接选择排序 2.2堆排序 3.交换排序 3.1冒泡排序 3.2快速排序 4.归并排序 5.基数排序 1.插入排序 1.1直接插入排序基本思想：就是将待排序的数据按照其元素值的…...

编程日记 2025/7/15 7:31:06

Docker Compose:服务编排：批量管理多个容器

通过docker compose进行容器批量管理：一次性启动四个容器（nginx，tomcat，redis，mysql） （1） 创建docker-compose目录 mkdir ~/docker-compose cd ~/docker-compose （2&…...

编程日记 2025/6/29 5:36:50

微服务设计约束

相较于单体应用，微服务架构在提升开发、部署等环节灵活性的同时，也提升了在运维、监控环节的复杂性。结合实践总结，微服务架构的设计有以下四条设计约束遵循： (1)微服务个体约束一个设计良好的微服务应用，所完成的功…...

编程日记 2025/7/11 22:20:41

C语言中的自定义类型 —— 结构体.位段.联合体和枚举

自定义类型 1. 前言2. 结构体2.1 结构体的声明2.2 结构体变量的定义和初始化2.3 结构体的特殊声明2.4 结构体的自引用2.5 结构体的内存对齐2.6 修改默认对齐数2.7 结构体传参 3. 位段4. 联合体5. 枚举6. 结言 1. 前言在C语言中已经为用过户提供了内置类型，如&…...

编程日记 2025/6/29 6:16:34

【序列贪心】摆动序列 / 最长递增子序列 / 递增的三元子序列 / 最长连续递增序列

⭐️个人主页：小羊 ⭐️所属专栏：贪心算法很荣幸您能阅读我的文章，诚请评论指点，欢迎欢迎 ~ 目录摆动序列最长递增子序列递增的三元子序列最长连续递增序列摆动序列摆动序列贪心策略：统计出所有的极大值和极小…...

编程日记 2025/7/16 2:46:08

从零开发一个B站视频数据统计Chrome插件

从零开发一个B站视频数据统计Chrome插件前言 B站（哔哩哔哩）作为国内最大的弹幕视频网站之一，视频的播放量、点赞、投币、收藏等数据对于内容创作者和数据分析者来说非常重要。本文将带你一步步实现一个Chrome插件，自动统计并展…...

编程日记 2025/7/8 23:06:32

【Python实战】飞机大战

开发一个飞机大战游戏是Python学习的经典实战项目，尤其适合结合面向对象编程和游戏框架（如Pygame）进行实践。以下是游戏设计的核心考虑因素和模块划分建议： 一、游戏设计核心考虑因素性能优化 Python游戏需注意帧率控制&#xff…...

编程日记 2025/7/8 6:29:57

WebAPI项目从Newtonsoft.Json迁移到System.Text.Json踩坑备忘

1.控制器层方法返回类型不能为元组控制器层方法返回类型为元组时，序列化结果为空。因为元组没有属性只有field，除非使用IncludeFields参数专门指定，否则使用System.Text.Json进行序列化时不会序列化field var options new JsonSerializ…...

编程日记 2025/6/29 7:27:27

人工智能助力工业制造：迈向智能制造的未来

在当今数字化转型的浪潮中，人工智能（AI）技术正逐渐成为推动工业制造领域变革的核心力量。智能制造作为工业 4.0 的重要组成部分，通过将 AI 技术与传统制造工艺深度融合，正在重塑整个生产流程，提高生产效率、…...

编程日记 2025/6/29 6:15:44

影楼精修-露齿笑算法解析

注意，为避免侵权，本文图片均为AIGC生成或网络公开数据； 像素蛋糕-露齿笑在介绍本文之前，先说一下，其实露齿笑特效，并非像素蛋糕首创，早在几年前，face app就率先推出了这个效果&am…...

编程日记 2025/6/29 5:48:07

【iview】es6变量结构赋值（对象赋值）

变量的解构赋值以iview的src/index.js中Vue.prototype.$IVIEW改造为例练习下怎么使用变量的解构赋值原来的写法： const install function(Vue, opts {}) {if (install.installed) return;locale.use(opts.locale);locale.i18n(opts.i18n);Object.keys(iview).fo…...

编程日记 2025/6/29 5:14:16

在Windows系统中使用Docker发布镜像到镜像仓库

在Windows系统中使用Docker发布镜像到镜像仓库的步骤如下： 步骤 1：安装并配置Docker 安装Docker Desktop • 下载Docker Desktop for Windows并安装。 • 确保启用WSL 2或Hyper-V后端（根据系统版本选择）。验证Docker运行状态打…...

编程日记 2025/7/8 13:56:28

糖尿病筛查常识---秋浦四郎

糖尿病筛查可以早期发现糖尿病或糖尿病前期（血糖异常但未达到糖尿病标准），以利于及时干预，预防并发症。因为许多人患上糖尿病时没有明显症状，但已经开始对身体造成损害，有了明显糖尿病症状才检查发现糖尿病…...

编程日记 2025/7/8 6:08:57

CSS 预处理器 Sass

目录 Sass 一、Sass 是什么？ 二、核心功能详解 1. 变量（Variables） 2. 嵌套（Nesting） 3. 混合宏（Mixins） 4. 继承（Inheritance） 5. 运算（Operations&…...

编程日记 2025/6/29 5:14:07

Mybatisplus:一些常用功能

自动驼峰 mybatis-plus:configuration:# 开启驼峰命名规则，默认true开启map-underscore-to-camel-case: true# 控制台日志打印，便于查看SQLlog-impl: org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl TableName 作用：表名注解，标识…...

编程日记 2025/6/29 5:14:12

Golang WaitGroup 用法源码阅读笔记

使用 sync.WaitGroup可以用来阻塞等待一组并发任务完成下面是如何使用sync.WaitGroup的使用最重要的就是不能并发调用Add()和Wait() var wg sync.WaitGroupfor ... {wg.Add(1) // 不能和wg.Wait()并发执行go func() {// 不能在启动的函数里面执行wg.Add(), 否则会panicde…...

编程日记 2025/7/16 19:45:01