1. 簡述

一直想自己做個(gè)四軸飛行器，卻無從下手，終于狠下決心，拿出塵封已久的MPU6050模塊，開始摸索著數(shù)據(jù)手冊分析，一步一步地實(shí)現(xiàn)了MPU6050模塊的功能，從MPU6050模塊中讀取出加速度值和陀螺儀采樣值。

模塊如下圖所示：

2. 模塊簡介

MPU-60X0將3軸陀螺儀，3軸加速度計(jì)和數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器（DMP）組合在一起。通過I2C總線可以接受外部3軸羅盤的輸入，提供9軸輸出。

MPU-60X0具有三個(gè)用于數(shù)字化陀螺儀輸出的16位ADC轉(zhuǎn)換器和三個(gè)用于數(shù)字化加速度計(jì)輸出的16位ADC轉(zhuǎn)換器。
對(duì)于快速和慢速運(yùn)動(dòng)的精確跟蹤，這些器件具有用戶可編程的滿量程±250，±500，±1000和±2000°/秒（dps）的用戶可編程陀螺儀和用戶可編程加速度計(jì)滿量程 范圍為±2g，±4g，±8g和±16g。

I2C通訊速率400KHz，SPI通訊速率1MHz（僅MPU-6000）。高速通訊SPI通訊速率20MHz（僅MPU-6000）。

MPU-60X0電源電壓范圍：2.375V ~ 3.46V

MPU-6000和MPU-6050相同，只是MPU-6050僅支持I2C接口，并具有單獨(dú)的VLOGIC參考引腳。MPU-6000支持I2C和SPI接口，并具有單電源引腳VDD。

MPU-60X0具有16位ADC和信號(hào)調(diào)理的三軸MEMS陀螺儀
MPU-60X0由三個(gè)獨(dú)立的振動(dòng)MEMS速率陀螺儀組成，可檢測繞X軸，Y軸和Z軸的旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)陀螺儀圍繞任何感應(yīng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，科里奧利效應(yīng)會(huì)引起由電容感應(yīng)檢測到的振動(dòng)。 所得到的信號(hào)被放大，解調(diào)和濾波以產(chǎn)生與角速率成比例的電壓。 使用單獨(dú)的片內(nèi)16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）對(duì)該電壓進(jìn)行數(shù)字化，以對(duì)每個(gè)軸進(jìn)行采樣。 陀螺儀傳感器的滿量程范圍可以數(shù)字編程為±250，±500，±1000或±2000度/秒（dps）。 ADC采樣速率可以從每秒8,000個(gè)采樣點(diǎn)編程到每秒3.9個(gè)采樣點(diǎn)，用戶可選的低通濾波器可實(shí)現(xiàn)寬范圍的截止頻率。

MPU-60X0的坐標(biāo)軸關(guān)系如下圖所示：

3. I2C通信協(xié)議

參考I2C通信協(xié)議

4. MPU6050寄存器讀寫

I2C通訊中，主處理器芯片作為主設(shè)備，MPU6050作為從設(shè)備。

4.1 從設(shè)備地址

MPU6050作為從設(shè)備使用時(shí)，有一個(gè)芯片自身的7位的設(shè)備地址，該地址為：0b110100X，7位地址的LSB位由引腳AD0的值決定，這樣在一個(gè)板子的同一個(gè)I2C總線上可以同時(shí)使用兩個(gè)MPU6050芯片，所以MPU6050的從設(shè)備地址為：0b1101000（0x68，AD0為低）或者0b1101001（0x69，AD0為高）。

4.2 寫寄存器

主設(shè)備發(fā)送一個(gè)起始位（S），再發(fā)送I2C的從設(shè)備地址數(shù)據(jù)（由從7bit設(shè)備地址和1bit讀標(biāo)志位0組成），在第9個(gè)時(shí)鐘SCL為高電平時(shí)，從設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)（ACK）。接著，主設(shè)備發(fā)送從設(shè)備的寄存器地址（RA，8bit），等待從設(shè)備應(yīng)答（ACK）后，主設(shè)備再發(fā)送要在寄存器中寫入的數(shù)據(jù)（8bit），等待從設(shè)備應(yīng)答（ACK）后，可以發(fā)送停止位（P）結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸。 如果要寫多個(gè)寄存器，在上一步中可以先不發(fā)停止位（P），而是繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)（8bit），這樣就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)寫入多個(gè)寄存器數(shù)據(jù)了。MPU6050芯片會(huì)自動(dòng)增加寄存器地址，并將連續(xù)寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)，按順序依次寫入到相鄰的寄存器中。

兩種寫數(shù)據(jù)的格式如下圖所示：

4.3 讀寄存器

主設(shè)備發(fā)送一個(gè)起始位（S），再發(fā)送I2C的從設(shè)備地址數(shù)據(jù)（由從7bit設(shè)備地址和1bit寫標(biāo)志位0組成），在第9個(gè)時(shí)鐘SCL為高電平時(shí)，從設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)（ACK）。然后發(fā)送要讀取的寄存器地址，在接收到從設(shè)備發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)（ACK）后，主設(shè)備發(fā)送一個(gè)起始位（Sr），再發(fā)送從設(shè)備地址（由從7bit設(shè)備地址和1bit讀標(biāo)志位1組成 ）。從設(shè)備會(huì)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（ACK），再發(fā)送寄存器中的數(shù)據(jù)（8bit）。主設(shè)備發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)（NOACK），和一個(gè)停止位（P），停止I2C傳輸。 如果要讀取多個(gè)連續(xù)的寄存器，在上一步中不能發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)（NOACK）和停止位（P），而是要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（ACK），等待下一個(gè)從設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，直到最后一個(gè)數(shù)據(jù)接收完成后，主設(shè)備發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)（NOACK），和一個(gè)停止位（P），停止I2C傳輸。

兩種讀寄存器數(shù)據(jù)的格式如下圖所示：

4.4 MPU6050通訊中的簡寫符號(hào)

5. 總結(jié)

至此，I2C總線通訊協(xié)議及MPU6050寄存器的讀寫已經(jīng)介紹完畢，下一步就是用程序?qū)崿F(xiàn)I2C通訊，并通過I2C讀寫MPU6050的寄存器數(shù)據(jù)。具體內(nèi)容，請(qǐng)參考下一節(jié)。