STM32F103HAL库移植MPU6050的DMP库

前言

众所周知啊，MPU6050是一个在硬件上使用非常广泛的IC，在我们的使用中，MPU6050是一个不可缺少的东西，特别是四轴。

我们一般都是用软件模拟IIC与MPU6050进行通信，但是读到的是它的6个原始数据，这些数据对于我们初学的人来说用处不大，所以我们一般还要将其进行滤波，四元数转换等等操作得到其三个角（航向角（yaw）、横滚角（roll）和俯仰角（pitch）），这三者就能够表示当前设备的姿态。MPU6050自带DMP解算库，可以直接将我们的原始数据转换成欧拉角，但是他是非开源的，并且还是针对MSP430的，移植起来的有点难度，所以我把我的移植过程记录下来，给以后的我，大家一个参考。

正题

MPU6050只能支持IIC通信，所以我们用STM32F103的IIC模式，在STM32CUBEMX中初始化一些相关的外设，本文章用的是STM32F103C8T6，DMP的相关文件来自于正点原子的DMP文件。

开启外部晶振（外部晶振的精度更高并且受温度影响较小）

打开仿真调试IO口，这里我们选择SWD接口，引脚少，并且速度比JTAG快

IIC我们选择CUBEMX自带的硬件IIC，很多人说ST为了规避专利把硬件IIC设计得很难用，但我个人觉得还行。这里我们选择IIC即可，第一个参数I2C speed Mode我们选择FAST MODE，即40000HZ，否则MPU6050会有几率不通过自检。

如果还要加一些其他的外设功能的话自行设定即可。

串口1，参数默认即可

时钟我们配置成常规的即可

最后点击GNENERATE CODE，生成初始化代码。

在生成的文件中，我们需要添加需要用的函数,MPU6050,DMP相关的文件。

这三个文件中，MPU6050是我们此次需要关注的（另外两个是我做电机控制用的，如果您只需要移植MOU6050，则不需要关心这两个文件）

这几个文件中eMPL是官方给的DMP库，移植时可以直接输出姿态角，而mpu6050.c函数是读取加速度计和陀螺仪计的原始值的，如果不需要原始数据的话我们可以不需要将mpu6050.c和mou6050.h移植过来。

这六个文件是我们此次需要重点关注的对象

进来我们先把相关的文件加进来

添加路径

添加头文件

#include "oled.h"
#include "mpu6050.h"
#include "control.h"
#include "inv_mpu.h"
#include "inv_mpu_dmp_motion_driver.h"

添加变量

float pitch,roll,yaw;        //欧拉角
short aacx,aacy,aacz;       //加速度传感器原始数据
short gyrox,gyroy,gyroz;    //陀螺仪原始数据
short temp;                 //温度

在相关初始化函数定义之后加上如下代码

while(mpu_dmp_init()){HAL_Delay(200);printf("%s\r\n","Mpu6050_DMP Init Wrong!");printf("   %d",mpu_dmp_init());}printf("%s\r\n","DMP_Mpu6050 Init OK!");while(1){if(mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw)==0){
//      temp=MPU_Get_Temperature();                                //得到温度值
//      MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz);   //得到加速度传感器数据
//      MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz);    //得到陀螺仪数据printf("三轴角度：%f-%f-%f\r\n",pitch,roll,yaw);
//      printf("三轴加速度：%d-%d-%d\r\n",aacx,aacy,aacz);
//      printf("三轴角角度：%d-%d-%d\r\n",gyrox,gyroy,gyroz);}delay_ms(100);

在usart.c文件中配置串口输出重定向

/* USER CODE BEGIN 1 */
int fputc(int ch, FILE *f)
{HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);return ch;
}/*** 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx* 输入参数: 无* 返 回 值: 无* 说    明：无*/
int fgetc(FILE *f)
{uint8_t ch = 0;HAL_UART_Receive(&huart3, &ch, 1, 0xffff);return ch;
}
/* USER CODE END 1 */

并在头文件中声明，这样子就不会有prinf未定义警告了。

接下来我们来说说两个重要的文件，"inv_mpu.c"和include "inv_mpu_dmp_motion_driver.c"

有几处重要的地方需要我们修改

nv_mpu.c

1.头文件

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include "inv_mpu.h"
#include "inv_mpu_dmp_motion_driver.h"
#include "mpu6050.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

其中，HAL库中#include "delay.h"是需要自己定义添加的，他在正点原子中就是定义了三个函数
void delay_init(u8 SYSCLK);
void delay_ms(u16 nms);
void delay_us(u32 nus);
在#include "inv_mpu.h"中我们只用到了void delay_ms(u16 nms)，这个函数HAL库中有一个替代的函数， HAL_Delay（ms），我们直接用他就行了。

现在来到了最重要的一个地方

#define i2c_write   MPU_Write_Len
#define i2c_read    MPU_Read_Len
#define delay_ms    HAL_Delay
#define get_ms      mget_ms

这里DMP官方把这个函数封装起来了， MPU_Write_Len，MPU_Read_Len，HAL_Delay，mget_ms。我们需要在IIC中去定义这三个函数（换个说法就是给IIC读写函数换个皮）

/* USER CODE BEGIN 1 */
unsigned char MPU_Write_Len(unsigned char addr,unsigned char reg,unsigned char len,unsigned char *buf)
{
   HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, addr, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, len, 0xfff);
   return 0;
}
unsigned char MPU_Read_Len(unsigned char addr,unsigned char reg,unsigned char len,unsigned char *buf)
{
   HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, addr, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, len, 0xfff);
   return 0;
}
/* USER CODE END 1 */

HAL_Delay我们用STM32CUBEMX自己定义的函数，这个函数在HAL库中一个弱定义函数，我们可以根据需要自己再另外定义一个同名函数。

#define get_ms mget_ms中 mget_ms是一个空函数，并没有执行任何程序，这里我们无需更改。

接下来我们只要更改 mpu_dmp_init函数即可，这个函数是DMP库对外的接口，这里我们把正点原子中的

MPU_IIC_Init(); //初始化IIC总线

改成

MX_I2C1_Init(); //初始化IIC总线

即可

unsigned char mpu_dmp_init(void)
{unsigned char res=0;MX_I2C1_Init();   //初始化IIC总线if(mpu_init()==0)   //初始化MPU6050{    res=mpu_set_sensors(INV_XYZ_GYRO|INV_XYZ_ACCEL);//设置所需要的传感器if(res)return 1; res=mpu_configure_fifo(INV_XYZ_GYRO|INV_XYZ_ACCEL);//设置FIFOif(res)return 2; res=mpu_set_sample_rate(DEFAULT_MPU_HZ);    //设置采样率if(res)return 3; res=dmp_load_motion_driver_firmware();     //加载dmp固件if(res)return 4; res=dmp_set_orientation(inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_orientation));//设置陀螺仪方向if(res)return 5; res=dmp_enable_feature(DMP_FEATURE_6X_LP_QUAT|DMP_FEATURE_TAP|    //设置dmp功能DMP_FEATURE_ANDROID_ORIENT|DMP_FEATURE_SEND_RAW_ACCEL|DMP_FEATURE_SEND_CAL_GYRO|DMP_FEATURE_GYRO_CAL);if(res)return 6; res=dmp_set_fifo_rate(DEFAULT_MPU_HZ); //设置DMP输出速率(最大不超过200Hz)if(res)return 7;   res=run_self_test();     //自检if(res)return 8;    res=mpu_set_dmp_state(1);  //使能DMPif(res)return 9;     }else return 10;return 0;
}

这时候我们移植的就差不多了，但是还要注意一些细节问题，比如IIC地址的位对齐问题，在HAL库中，是没有将IIC地址左移的，所以我们需要手动将我们的IIC地址左移一位，因为我的ADO给的低电平，所以地址就是0X68<<1了

const struct hw_s hw={0x68<<1,     //addr1024,     //max_fifo118,  //num_reg340,   //temp_sens-521,    //temp_offset256    //bank_size
};

很多同学可能就是在这里出了问题，因为原子家的代码是在IIC的函数中将地址左移了，所以我们定义的IIC地址没有做左移位。

而HAL库官方给的硬件IIC读取，写入API是需要左移的，这一点在这个API的注释中也写明了

DevAddress Target device address: The device 7 bits address value in datasheet must be shifted to the left before calling the interface

最后我们就移植的差不多啦，来看看现象。

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