【LPC54100】姿态数据初步解析

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    代码两个星期前写完了，最近忙着学新东西，加之人比较懒，帖子一直没发，罪过罪过～～
上一篇帖子中实现了与MPU6050的硬件I2C通信，这里要赞一个NXP的I2C，用起来不要太爽，demo瞟一眼，立马会用了，不象之前用stmxx的时候，捣鼓半天，最后没捣鼓出来，现在还没高熟练（原谅我的智商吧）。相比来说lpc54102的I2C只要简单的初始化GPIO，设置I2C参数，发送接收数据只要填充一个机构体 ROM_I2CM_XFER_T 里的发送接收缓冲，发送接收数据大小，还有从机地址就可以了。

MPU6050是一颗6轴的运动感应器，可以感应xyz 3轴的加速度（Accelerometer加速度计）和3轴角速度大小（Gyroscope陀螺仪）。量程和精度可调，注意这里的加速度计的单位为g，当水平静止时，由于z轴有重力，所以其输出应该为ax=0,ay=0,az=1g，陀螺仪测得的为角速度大小，单位为o/s，静止时应该gx＝gy＝gz＝0。MPU6050同时还可以测量温度，换算方法为
   
    好了，下面就说说怎么获取到加速度a和角速度g，通过查看mpu6050，首先需要设置传感器参数，这里主要是设置酵素的和角速度的量程，这个跟测量的结果是有关的，因为mpu6050内部adc的结果保存使用2字节16bit的空间存放，也就是2^16个数据组合，这里拿加速度为例，加速度的量程可以设置为+-2g/+-4g/+-8g/+-16g,如果设置位+-2g,则每个一个单位保存的数据大小位2^16/4 = 16384 LSB/g，即1g在寄存器中有16384个数据来表示，当量程为+-16g时, 2^16/32g = 2048LSB/g，此时1g用2048个数据表示，精度就降低了。这也是后面计算加速度大小时的算法。量程为+-4g时实际加速度值 a ＝ regRead/(2^16/8)g。换算表可以查MPU6050寄存器

下面上点小代码，带有注释的，应该容易理解，整个MPU6050的操作就是读写寄存器，封装了一个方法用于完成这个步骤，部分代码来源网上，版权归别人所有。。。

1. static void mpu_hw_init() { // 初始化
   
2.         mpu_write_reg(MPU6050_RA_PWR_MGMT_1,   0x00);
   
3.         delay_ms(200);    //解除休眠后的延时要上百毫秒，否则初始化不成功
   
4.         mpu_write_reg(MPU6050_RA_PWR_MGMT_1,   0x03);       //选时钟
   
5.         mpu_write_reg(MPU6050_RA_CONFIG,            0x03);       //加速度44hz滤波，陀螺仪42hz滤波
   
6.         mpu_write_reg(MPU6050_RA_SMPLRT_DIV,   0x00);       //陀螺仪采样率，1khz效果不错
   
7.         mpu_write_reg(MPU6050_RA_GYRO_CONFIG,  0x18);       //陀螺仪最大量程 +-2000度每秒
   
8.         mpu_write_reg(MPU6050_RA_ACCEL_CONFIG, 0x08);       //加速度度最大量程 +-4G
   
9. }

复制代码

寄存器值换算成实际的加速度和角速度

1. uint8_t mpu_get_motion6(float m[6]) {
   
2.         int ret;
   
3.         static int16_t raw[6];
   
4. 
   
5.         ret = mpu_read_regs(MPU6050_RA_ACCEL_XOUT_H, mpu_read_buf, 14); // a+g+t
   
6.         if (ret == 14) {
   
7.                 raw[0] = (((int16_t) mpu_read_buf[0]) << 8) | mpu_read_buf[1];        // Accel
   
8.                 raw[1] = (((int16_t) mpu_read_buf[2]) << 8) | mpu_read_buf[3];
   
9.                 raw[2] = (((int16_t) mpu_read_buf[4]) << 8) | mpu_read_buf[5];
   
10. //                raw[6] = (((int16_t) mpu_read_buf[6]) << 8) | mpu_read_buf[7];         // Temperature, reg0x41,reg0x42
    
11.                 raw[3] = (((int16_t) mpu_read_buf[8]) << 8) | mpu_read_buf[9];         // gyro
    
12.                 raw[4] = (((int16_t) mpu_read_buf[10]) << 8) | mpu_read_buf[11];
    
13.                 raw[5] = (((int16_t) mpu_read_buf[12]) << 8) | mpu_read_buf[13];
    
14. 
    
15.                 int i;
    
16.                 for (i = 0; i < 3; i++)
    
17.                         m[i] = (float) raw[i] / 8192.0f; // +-4g
    
18.                 for (i = 3; i < 6; i++)
    
19.                         m[i] = (float) raw[i] / 16.4f; // +-2000deg/s -> 16.4LSB deg/s
    
20. 
    
21. //                m[6] = (float) raw[6] / 340 + 36.53f; // Temperaturein degrees C = (TEMP_OUT Register Valueas a signed quantity)/340 + 36.53
    
22. 
    
23.                 return !0;
    
24.         } else {
    
25.                 return 0;
    
26.         }
    
27. }

复制代码

温度数据换算：

1. float mpu_get_temperature() {
   
2.         int16_t t = 0;
   
3.         uint8_t raw[2];
   
4. 
   
5.         if (mpu_read_regs(MPU6050_RA_TEMP_OUT_H, raw, 2) == 2) {
   
6.                 t = (int16_t) (raw[0]<<8 | raw[1]);
   
7.                 return (float) t / 340 + 36.53f;
   
8.         }
   
9.         return 0;
   
10. }

复制代码

数据通过串口发送给pc，通过SerialChat现实波形，这里同时输出了温度值

1. static float m[6];
   
2.                                 int ret = mpu_get_motion6(m);
   
3. 
   
4.                                 if (ret) {
   
5.                                         DEBUGOUT(/*"MPU6050 a/g:    "*/"%4.3f,%4.3f,%4.3f,%4.3f,%4.3f,%4.3f"/*"\r\n"*/,
   
6.                                                                         m[0], m[1], m[2], m[3], m[4], m[5]);
   
7.                                         DEBUGOUT(",%2.3f\r\n", mpu_get_temperature());
   
8. //                                DEBUGOUT("Temp=[%4.3f]`C\r\n", mpu_get_temperature()); //m[6]);
   
9.                                 } else {
   
10.                                         DEBUGOUT("get motion data failed, check connection again!\r\n");
    
11.                                         break;
    
12.                                 }

复制代码

最后看波形，最上面亮绿色的是温度，下面有6个波形是对应加速度和角速度的，MPU6050是拿在手上的，可以明显看到抖动，哈哈。。

SerialChat网上有说怎么用，配置需要自己摸索一下，当时捣鼓了半天才搞明白，顺便把我的配置发上来，配置说明里面也有，2楼找附件哈。。

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SerialChart 配置方法简单说明：可参考http://bbs.ednchina.com/BLOG_ARTICLE_3015472.HTM

数据分行处理，数据之间使用逗号隔开。如：
-0.075,-0.062,1.037,-2.866,0.122,-0.488,
-0.072,-0.063,1.037,-2.866,0.183,-0.488,
-0.075,-0.064,1.038,-2.805,0.183,-0.427,

[_setup_]
port=COM2
baudrate=115200

width=10000
height=600
background_color = black

grid_h_origin = 300         // 水平方向参考坐标线位置，为height/2刚好在正中央
grid_h_step = 10        // 水平方向一格表格高度
grid_h_color = #101010        // 水平方向表格线颜色
grid_h_origin_color = transparent // 水平方向原点坐标线颜色 transparent 表示无颜色

grid_v_origin = 10         // 垂直方向
grid_v_step = 10
grid_v_color = #101010
grid_v_origin_color = transparent  //  transparent 表示无颜色

[_default_]
min=-100
max=100

[pulsetime]
min=0
max=40000
color=bisque

[pulsetime1]
min=0
max=40000
color=gray

[_default_]          // 线默认属性
min=-100        // 垂直方向值大小
max=+100
color = transparent

// 波形属性
[ax]
min=-10
max=+10
color=red

[ay]
min=-10
max=+10
color=green

[az]
min=-10
max=+10
color=blue

[gx]
min=-400
max=+400
color=yellow

[gy]
min=-400
max=+400
color=deeppink

[gz]
min=-400
max=+400
color=purple