Arduino提高篇17—MPU6050姿态解算

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对于大多数MPU6050的应用来说，获取到的原始数据并没有多大用处，我们需要对原始数据进行姿态融合解算，最终得到姿态数据，也就是三个欧拉角：航向角(yaw)、横滚角(roll)和俯仰角(pitch)。

MPU6050内部自带数字运动处理器(DMP)硬件加速引擎，配合运动驱动库直接输出四元数，进而很方便的计算出欧拉角，大大降低了主控MCU的负担。本篇使用MPU6050的驱动库来获取姿态数据。

1. MPU6050驱动库安装

MPU6050的驱动库有很多，我们可以在IDE中单击「项目」—「加载库」—「管理库」，在搜索栏输入"6050"，可以看到不同的驱动库。

多种驱动库

本篇我们使用的由国外大牛Jeff Rowberg开发的库并没有在列表中，需要下载后导入到Arduino。点击跳转到Github下载。

下载库文件

下载到的库文件其实是多种设备的IIC驱动库，我们这里只需要两个文件夹下的文件。解压后，进入"Arduino"文件夹，里面的"I2Cdev"和"MPU6050"就是我们需要的文件。

选择库文件

找到Arduino的libraries文件路径，Windows下路径为"C:\Users\Tony\Documents\Arduino\libraries"，修改“Tony”为你的电脑用户名。我们拷贝这两个文件夹到该路径下，至此库文件安装完成。

拷贝库文件

2. 实验材料

• Uno R3开发板
• 配套USB数据线
• 面包板及配套连接线
• MPU6050传感器模块

3. 实验步骤

1. 根据原理图搭建电路图。

MPU6050传感器模块的VCC、GND分别连接开发板的3.3V、GND，传感器的SDA、SCL引脚连接开发板A4、A5引脚。

实验原理图如下图所示：

实验原理图

实物连接图如下图所示：

实物连接图

2. 新建sketch，拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

/*
   DMP
   MPU6050姿态解算
*/

#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h"

MPU6050 mpu;
uint8_t fifoBuffer[64];
Quaternion q;
VectorFloat gravity;
float ypr[3];

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  mpu.initialize();
  mpu.dmpInitialize();
  mpu.CalibrateAccel(6);
  mpu.CalibrateGyro(6);
  mpu.PrintActiveOffsets();
  mpu.setDMPEnabled(true);
}

void loop()
{
  if (mpu.dmpGetCurrentFIFOPacket(fifoBuffer))
  {
    mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
    mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
    mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);
    Serial.print("ypr\t");
    Serial.print(ypr[0] * 180 / M_PI);
    Serial.print("\t");
    Serial.print(ypr[1] * 180 / M_PI);
    Serial.print("\t");
    Serial.println(ypr[2] * 180 / M_PI);
  }
}

3. 连接开发板，设置好对应端口号和开发板类型，进行程序下载。

程序下载

4. 实验现象

打开串口监视器，波特率设置成与程序中相一致的115200。监视器中输出三个欧拉角数据，移动MPU6050，数据发生变化。

实验现象

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