一、简介

        依据MPU6050六轴运动传感器的原始数据，计算设备当前状态的加速度、角速度和倾斜角度。本项目的主控芯片是nRF52832（SDK：Nordic SDK 17.0.2.），但算法通用，读取原始数据的完整工程来自艾克姆，已上传个人主页。

二、MPU6050初始化和寄存器配置

        一般在唤醒MPU6050之前都会用MCU读一下设备地址以检测设备以及通信是否正常：

// !< WHO_AM_I register identifies the device. Expected value is 0x68.
#define ADDRESS_WHO_AM_I          (0x75U) 

bool mpu6050_verify_product_id(void)
{
    uint8_t who_am_i;

    if (mpu6050_register_read(ADDRESS_WHO_AM_I, &who_am_i, 1))
    {
        if (who_am_i != MPU6050_WHO_AM_I)
        {
            return false;
        }
        else
        {
            return true;
        }
    }
    else
    {
        return false;
    }
}复制

        上述函数返回true后，才可以开始配置寄存器初始化：

#define MPU_PWR_MGMT1_REG		  0x6B	//电源管理寄存器1
#define MPU_SAMPLE_RATE_REG		  0x19	//采样频率分频器
#define MPU_CFG_REG				  0x1A	//配置寄存器
#define MPU_INT_EN_REG			  0x38	//中断使能寄存器
#define MPU_GYRO_CFG_REG		  0x1B	//陀螺仪配置寄存器
#define MPU_ACCEL_CFG_REG		  0x1C	//加速度计配置寄存器

//唤醒MPU6050
(void)mpu6050_register_write(MPU_PWR_MGMT1_REG , 0x00); 
  
//设置采样率(Sample Rate = Gyroscope Output Rate / (1 + SMPLRT_DIV))：1KHz 
(void)mpu6050_register_write(MPU_SAMPLE_RATE_REG , 0x07);
//设置低通滤波器，截止频率是1K，带宽是5K 
(void)mpu6050_register_write(MPU_CFG_REG , 0x06); 
//关闭中断							
(void)mpu6050_register_write(MPU_INT_EN_REG, 0x00); 	
//陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
(void)mpu6050_register_write(MPU_GYRO_CFG_REG , 0x18); 
//配置加速度传感器量程 +-2G s，不自检 
(void)mpu6050_register_write(MPU_ACCEL_CFG_REG,0x00); 复制

三、加速度、角速度计算公式

        1.加速度

        某个轴的加速度 a = Range * G * ACC / 32768 . 其中G是当地重力加速度，ACC是该轴的加速度原始数据，Range是由配置加速度量程时写入的参数决定的，关系如下：

 

         根据初始化时写入的数据，不自检，AFS_SEL = 00 = 0，这里Range = 2：

//配置加速度传感器量程 +-2G s，不自检 
(void)mpu6050_register_write(MPU_ACCEL_CFG_REG,0x00); 复制

     2.角速度

        某个轴的角速度 g = Range * Gyro / 32768 . Gyro是这个轴的角速度原始数据，Range是由配置角速度量程时写入的参数决定的，关系如下：

 

         根据初始化时写入的数据，不自检，FS_SEL = 11 = 3，这里Range = 2000：

//陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
(void)mpu6050_register_write(MPU_GYRO_CFG_REG , 0x18);复制

 四、倾斜角度公式

        倾斜角度依据加速度原始数据计算，公式如下：

#define x                         0
#define z                         1
	
Angle[x] = atan2(AccValue.X, AccValue.Y)*180/3.14f;
Angle[z] = atan2(AccValue.Z, AccValue.Y)*180/3.14f;复制

        该公式适用的初始姿态是竖直的，也就是MPU6050的Y轴竖直向上时是初始状态，此时的角度为0。Angle[x] 是x轴与竖直平面的夹角度数，Angle[z] 是z轴与水平平面的夹角度数。

参考：(16条消息) 关于MPU6050的数据获取、分析与处理_acktomas的博客-CSDN博客_mpu6050读取