mpu6050是一个经济实用的imu传感器。本文介绍如何在树莓派中使用C语言控制MPU6050。为了减少代码移植难度，使用的函数均为Linux函数（read,write,ioctl等）而没有使用树莓派io库，所以其他已经安装好i2c驱动的Linux设备同样适用。
MPU6050接线
MPU6050的Data接在GPIO2，Clock 接在GPIO3。
linux调试工具
在编写程序控制前先使用Linux工具进行调试，测试传感器连接等是否正确。下面这些软件树莓派已经预装，没有安装的系统使用apt-get或pacman等软件管理器安装即可。
首先使用检验主机i2c驱动是否工作正常
i2cdetect -l得到的结果为
i2c-1 i2c bcm2835 I2C adapter I2C adapter因为树莓派默认状态只有一个i2c设备，结果中包含了设备号 i2c-1，设备类型 i2c，设备型号等。如果下面查看连接在i2c-1上有几个设备。
i2cdetect -y 1其中的1为设备号，如果前面得到的设备号为i2c-2，那么则用-y 2。运行结果为
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- -- 这里看到可以看到i2c-1总线上有一个设备，地址为0x68。下面使用i2cdump扫描设备的所有寄存器。
i2cdump -y 1 0x68得到的结果为
No size specified (using byte-data access)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 0123456789abcdef
00: fd 79 81 5c c1 5e f4 ea f6 0f 03 34 28 6a 4d ac ?y?\?^?????4(jM?
10: 4a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 J...............
20: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
30: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
40: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
50: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
60: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 40 00 00 00 00 ...........@....
70: 00 00 00 00 00 68 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 .....h..........
80: fd 79 81 5c c1 5e f4 ea f6 0f 03 34 28 6a 4d ac ?y?\?^?????4(jM?
90: 4a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 J...............
a0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
b0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
c0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
d0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................
e0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 40 00 00 00 00 ...........@....
f0: 00 00 00 00 00 68 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 .....h..........
此外还可以使用i2cget和i2cset对单个寄存器进行读写。下面使用i2cget读取地址为0x75的寄存器
i2cget -y 1 0x68 0x75得到0x68，说明0x75寄存器内存放的是0x68，这与前面寄存器扫描得到的结果一致。
使用C语言控制MPU6050
首先编写i2c的适配程序。除了初始化外，MPU6050读写寄存器都是先发送地址再读取或者发送寄存器数据的。因为读写寄存器使用很频繁，所以将其封装起来
#include "i2c.h"
//******************************************
//Name: i2c_init
//Parameter: addr uint8_t i2c slave address
//Return: fd int i2c handle
//Description: i2c initization
//******************************************
int i2c_init(uint8_t addr)
{
int fd;
fd = open(I2C_PATH, O_RDWR);
return fd;
}
//******************************************
//Name: i2c_readreg
//Parameter: fd int i2c handle
// addr uint8_t register address
//Return: buff uint8_t received data
//Description: read register
//******************************************
uint8_t i2c_readreg(int fd,uint8_t addr)
{
uint8_t buff;
write(fd,&addr,1);
read(fd,&buff,1);
return buff;
}
//******************************************
//Name: i2c_writereg
//Parameter: fd int i2c handle
// addr uint8_t register address
// data uint8_t send data
//Return: void
//Description: write register
//******************************************
void i2c_writereg(int fd,uint8_t addr,uint8_t data)
{
uint8_t buff[2];
buff[0]=addr;
buff[1]=data;
write(fd,buff,2);
}MPU6050上层包含了三个函数：mpu6050_init内包含了传感器的一些寄存器配置。mpu6050_get为读取寄存器数据，因为mpu6050中很多寄存器都是使用两个寄存器储存一个数据的，所以这里单独封装了一个函数。对于单独寄存器中存储的就是一个数据时，用i2c_readreg函数就可以。mpu6050_rd是读取传感器数据，并进行了单位换算和方向矫正。其中使用的宏定义在mpu6050.h中定义。
#include "mpu6050.h"
//******************************************
//Name: mpu6050_init
//Parameter: void
//Return: fd int mpu6050 handle
//Description: mpu6050 initization
//******************************************
int mpu6050_init(void)
{
int fd;
fd=i2c_init(0x68);
i2c_writereg(fd,ADDR_PWR_MGMT_1,0x00);
i2c_writereg(fd,ADDR_SMPLRT_DIV,0x07);
i2c_writereg(fd,ADDR_CONFIG,0x06);
i2c_writereg(fd,ADDR_GYRO_CONFIG,0x00);
i2c_writereg(fd,ADDR_ACCEL_CONFIG,0x00);
return fd;
}
//******************************************
//Name: mpu6050_get
//Parameter: fd int i2c handle
// addr uint8_t register address
//Return: data uint16_treceived data
//Description: read mpu6050 register
//******************************************
int16_t mpu6050_get(int fd,uint8_t addr)
{
uint8_t data1,data2;
uint16_t data;
data1=i2c_readreg(fd,addr);
data2=i2c_readreg(fd,addr+1);
data=data1;
data=(data<<8)+data2;
return data;
}
//******************************************
//Name: mpu6050_rd
//Parameter: fd int i2c handle
// data double imu data
//Return: void
//Description: read mpu6050 imu data
//******************************************
void mpu6050_rd(int fd,double data[3])
{
double accx,accz;
//unit convert
data[1]=mpu6050_get(fd,ADDR_GYRO_YOUT)*250.0/0x7fff*PI/180;
accx=mpu6050_get(fd,ADDR_ACCEL_XOUT)*2.0/0x7fff;
accz=mpu6050_get(fd,ADDR_ACCEL_ZOUT)*2.0/0x7fff;
//peak value
data[2]=accx;
if(accx>1) accx=1;
if(accx<-1) accx=-1;
//Use accelerometer yz axis data to calculate angle in full range.
if(accz>0)
data[0]=-asin(accx);
else if(accx<0)
data[0]=-PI+asin(accx);
else
data[0]=PI+asin(accx);
}