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【换取逻辑分析仪】使用CW32F开发板调试MPU6050模块，并在OLED显示

keyboard007
助工
2025-01-01 14:03:18     打赏

 前言：实物图片如下所示MPU 6050模块，在其他32的单片机里面研究过一次，现在将软件代码工程移植到CW32F003开发板里面，也可以正常使用，这里使用了软件模拟出来的IIC与模块进行通讯。

一：MPU6050模块的基本介绍

1. MPU6050是一种常用的六轴姿态传感器模块，结合了三轴陀螺仪和三轴加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor），可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。MPU6050 对陀螺仪和加速度计分别用了三个16 位的ADC（0~65535），将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，

MPU-6000（6050）的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec (dps)，可准确追踪快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的IIC或最高达20MHz的SPI（MPU-6050没有SPI）。MPU-6000可在不同电压下工作，VDD供电电压介为2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VDDIO供电为1.8V± 5%（MPU6000仅用VDD）。MPU-6000的包装尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。：

医用场景如下：

运动感测游戏 现实增强 电子稳像 (EIS: Electronic Image Stabilization) 光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization) 行人导航器 “零触控”手势用户接口 姿势快捷方式 认证 车轮力传感器

二：硬件资源以及引脚配置

CW32F003开发板，0.96的OLED模块，MPU6050模块，调试器使用的WCH－link；

【GY-521模块与CW32F003开发板连接方式】：            VCC<-->+DVCC

GND<-->DVSS

SCL<-->PB5

SDA<-->PB4

【OLED显示屏与CW32F003开发板连接方式】：             VCC<-->+DVCC

GND<-->DVSS

SCL<-->PA0

SDA<-->PA1

注：SCL和SDA是连接MCU的IIC接口，MCU通过这个IIC接口来控制MPU6050，

另外还有一个IIC接口:AXCL和 XDA，这个接口可用来连接外部从设备，比如磁传感 器，这样就可以组成一个九轴传感器。VLOGIC是IO口电压，该引脚最低可以到1.8V，我们 一般直接接VDD即可。AD0是从IIC接口(接MCU)的地址控制引脚，该引脚控制IIC地址 的最低位。如果接GND，则MPU6050的IIC地址是:0X68，如果接VDD，则是0X69，注意: 这里的地址是不包含数据传输的最低位的(最低位用来表示读写)。

MPU6050的默认IIC地址是：0X68，如果AD0接VDD，则是0X69。需要注意的是：这里的地址0x68（110 1000）和0x69（110 1001）是不包含最低位的7位数据，通常最低位用于表示IIC主机的读取数据/写数据模式。如默认情况下对MPU6050进行写操作，则发送地址0xD0（1101 0000），读操作则发送地址0xD1（1101 0001）。

寄存器说明：

图片

该寄存器是配置陀螺仪输出速率的分频器，用于为MPU-6050生成采样速率。这里有个公式：采样频率=陀螺仪输出频率/（1+采样分频数）。当 DLPF（数字低通滤波器，见寄存器Configuration）禁用时，陀螺仪输出频率为8kHz；当 DLPF 使能，陀螺仪输出频率=1KHz。

图片

该寄存器为陀螺仪和加速度计配置外部帧同步(FSYNC) 管脚的采样和数字低通滤波(DLPF)设置。其中，数字低通滤波器DLPF由DLPF_CFG配置。根据下表所示的DLPF_CFG值对加速度计和陀螺仪进行滤波。

图片

FS为陀螺仪输出频率。SMPLRT_DIV由预设定的采样频率根据上述的公式计算得出。一般情况下，DPLF滤波频率为采样频率的一半，如设定采样频率为50Hz，由表可知当FS为1kHz，SMPLRT_DIV的值为1000/50-1=19。

图片

该寄存器是用来触发陀螺仪自检和配置陀螺仪的满量程范围。其中，XG_ST、YG_ST、ZG_ST分别用来设置陀螺仪X轴、Y轴、Z轴自检，置0则不触发自检。FS_SEL[1:0]用于设置陀螺仪的满量程，如下表：

图片

我们一般设置为3，即满量程为±2000°/s

图片

该寄存器是用来触发加速度计自检和配置加速度计的满量程范围。同时这个寄存器也可以用于配置数字高通滤波器（DHPF）。其中，XA_ST、YA_ST、ZA_ST分别用来设置加速度计X轴、Y轴、Z轴自检，置0则不触发自检。AFS_SEL[1:0]用于选择加速度计的满量程范围，如下表：

图片

我们一般设置为0，即满量程为±2g

图片

ACCEL_XOUT ：由 2部分组成的 16位数值存储最近X 轴加速度计的测量值。ACCEL_YOUT ：由 2部分组成的 16位数值存储最近Y 轴加速度计的测量值。ACCEL_ZOUT ：由 2部分组成的 16位数值存储最近Z 轴加速度计的测量值。

以ACCEL_XOUT为例，若倍率设定为2g，则意味着ACC_X取最小值-32768时，当前加速度为沿X轴正方向2倍的重力加速度；若设定为4g，取-32768时表示沿X轴正方向4倍的重力加速度，以此类推。显然，倍率越低精度越好，倍率越高表示的范围越大，这要根据具体的应用来设定。以ACC_X为例，若当前设定的加速度倍率为4g，那么将ACC_X读数换算为加速度的公式为：

图片

g可取当地重力加速度。

图片

该寄存器存储最近加陀螺仪的测量值，构成与加速度计测量值寄存器相同，不做赘述。

以GYR_X为例，若倍率设定为250度/秒，则意味着GYR取正最大值32768时，当前角速度为顺时针250度/秒；若设定为500度/秒，取32768时表示当前角速度为顺时针500度/秒。显然，倍率越低精度越好，倍率越高表示的范围越大。以GYR_X为例，若当前设定的角速度倍率为1000度/秒，那么将GRY_X读数换算为角速度（顺时针）的公式为：

图片

该寄存器允许用户配置电源模式和时钟源，还提供了复位整个设备和禁用温度传感器的位。当置SLEEP位为1时，MPU-60X0 可以进入低功耗睡眠模式。该寄存器的最低三位用于设置系统的时钟源选择，默认值是0（内部8M RC振荡），不过一般设置为1，即选择x轴陀螺仪PLL作为时钟源，以获得更高精度的时钟。DEVICE_RESET该位置 1，重启内部寄存器到默认值。复位完成后该位自动清0。TEMP_DIS该位置 1，禁用温度传感器。

主要代码分享如下：

使用模拟IIC方式　驱动OLED代码如下所示：

/*引脚配置*/
#define OLED_W_SCL(x)		GPIO_WritePin(CW_GPIOA, GPIO_PIN_1, (GPIO_PinState)(x))
#define OLED_W_SDA(x)		GPIO_WritePin(CW_GPIOA, GPIO_PIN_0, (GPIO_PinState)(x))

/*引脚初始化*/
void OLED_I2C_Init(void)
{
   __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
	GPIO_InitStruct.IT=GPIO_IT_NONE;
	GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
	GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_0;
	GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_LOW;
	GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);
	GPIO_WritePin(CW_GPIOA,GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_0,GPIO_Pin_SET);
	
	OLED_W_SCL(1);
	OLED_W_SDA(1);
}
/**
  * @brief  I2C开始
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void OLED_I2C_Start(void)
{
	OLED_W_SDA(1);
	OLED_W_SCL(1);
	OLED_W_SDA(0);
	OLED_W_SCL(0);
}
/**
  * @brief  I2C停止
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void OLED_I2C_Stop(void)
{
	OLED_W_SDA(0);
	OLED_W_SCL(1);
	OLED_W_SDA(1);
}
/**
  * @brief  I2C发送一个字节
  * @param  Byte 要发送的一个字节
  * @retval 无
  */
void OLED_I2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		if(Byte & (0x80 >> i)) OLED_W_SDA(1);
		else OLED_W_SDA(0);
		OLED_W_SCL(1);
		OLED_W_SCL(0);
	}
	OLED_W_SCL(1);	//额外的一个时钟，不处理应答信号
	OLED_W_SCL(0);
}
/**
  * @brief  OLED写命令
  * @param  Command 要写入的命令
  * @retval 无
  */
void OLED_WriteCommand(uint8_t Command)
{
	OLED_I2C_Start();
	OLED_I2C_SendByte(0x78);		//从机地址
	OLED_I2C_SendByte(0x00);		//写命令
	OLED_I2C_SendByte(Command); 
	OLED_I2C_Stop();
}
/**
  * @brief  OLED写数据
  * @param  Data 要写入的数据
  * @retval 无
  */
void OLED_WriteData(uint8_t Data)
{
	OLED_I2C_Start();
	OLED_I2C_SendByte(0x78);		//从机地址
	OLED_I2C_SendByte(0x40);		//写数据
	OLED_I2C_SendByte(Data);
	OLED_I2C_Stop();
}
/**
  * @brief  OLED设置光标位置
  * @param  Y 以左上角为原点，向下方向的坐标，范围：0~7
  * @param  X 以左上角为原点，向右方向的坐标，范围：0~127
  * @retval 无
  */
void OLED_SetCursor(uint8_t Y, uint8_t X)
{
	OLED_WriteCommand(0xB0 | Y);					//设置Y位置
	OLED_WriteCommand(0x10 | ((X & 0xF0) >> 4));	//设置X位置低4位
	OLED_WriteCommand(0x00 | (X & 0x0F));			//设置X位置高4位
}
/**
  * @brief  OLED清屏
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void OLED_Clear(void)
{  
	uint8_t i, j;
	for (j = 0; j < 8; j++)
	{
		OLED_SetCursor(j, 0);
		for(i = 0; i < 128; i++)
		{
			OLED_WriteData(0x00);
		}
	}
}
/**
  * @brief  OLED显示一个中文
  * @param  Line 行位置，范围：1~4
  * @param  Column 列位置，范围：1~15，注意两个汉字的列位置间隔两个位置
			比如：	
			OLED_ShowChinese(1,1,0);第一个汉字
			OLED_ShowChinese(1,3,1);第二个汉字
  * @param  Select 从汉字库选择汉字索引
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowChinese(uint8_t Line, uint8_t Column, uint8_t Select)
{
	uint8_t i;
	OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);		//设置光标位置在上半部分
	for (i = 0; i < 16; i++)
	{
		OLED_WriteData(OLED_F16x16[Select*2][i]);			//显示上半部分内容
	}
	OLED_SetCursor((Line - 1) * 2+1, (Column - 1) * 8);		//设置光标位置在上半部分
	for (i = 0; i < 16; i++)
	{
		OLED_WriteData(OLED_F16x16[Select*2][i+16]);			//显示上半部分内容
	}
}
/**
  * @brief  OLED显示一个字符
  * @param  Line 行位置，范围：1~4
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @param  Char 要显示的一个字符，范围：ASCII可见字符
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char)
{      	
	uint8_t i;
	OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);		//设置光标位置在上半部分
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i]);			//显示上半部分内容
	}
	OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);	//设置光标位置在下半部分
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i + 8]);		//显示下半部分内容
	}
}
/**
  * @brief  OLED显示字符串
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~4
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  String 要显示的字符串，范围：ASCII可见字符
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '�'; i++)
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, String[i]);
	}
}
/**
  * @brief  OLED次方函数
  * @retval 返回值等于X的Y次方
  */
uint32_t OLED_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;
	while (Y--)
	{
		Result *= X;
	}
	return Result;
}
/**
  * @brief  OLED显示数字（十进制，正数）
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~4
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~4294967295
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~10
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}
/**
  * @brief  OLED显示数字（十进制，带符号数）
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~4
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：-2147483648~2147483647
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~10
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowSignedNum(uint8_t Line, uint8_t Column, int32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	uint32_t Number1;
	if (Number >= 0)
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column, '+');
		Number1 = Number;
	}
	else
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column, '-');
		Number1 = -Number;
	}
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i + 1, Number1 / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}
/**
  * @brief  OLED显示数字（十六进制，正数）
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~4
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFFFFFF
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~8
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowHexNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i, SingleNumber;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		SingleNumber = Number / OLED_Pow(16, Length - i - 1) % 16;
		if (SingleNumber < 10)
		{
			OLED_ShowChar(Line, Column + i, SingleNumber + '0');
		}
		else
		{
			OLED_ShowChar(Line, Column + i, SingleNumber - 10 + 'A');
		}
	}
}
/**
  * @brief  OLED显示数字（二进制，正数）
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~4
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowBinNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(2, Length - i - 1) % 2 + '0');
	}
}
/**
  * @brief  OLED初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void OLED_Init(void)
{
	uint32_t i, j;	
	for (i = 0; i < 1000; i++)			//上电延时
	{
		for (j = 0; j < 1000; j++);
	}	
	OLED_I2C_Init();			//端口初始化	
	OLED_WriteCommand(0xAE);	//关闭显示	
	OLED_WriteCommand(0xD5);	//设置显示时钟分频比/振荡器频率
	OLED_WriteCommand(0x80);	
	OLED_WriteCommand(0xA8);	//设置多路复用率
	OLED_WriteCommand(0x3F);	
	OLED_WriteCommand(0xD3);	//设置显示偏移
	OLED_WriteCommand(0x00);	
	OLED_WriteCommand(0x40);	//设置显示开始行	
	OLED_WriteCommand(0xA1);	//设置左右方向，0xA1正常 0xA0左右反置	
	OLED_WriteCommand(0xC8);	//设置上下方向，0xC8正常 0xC0上下反置
	OLED_WriteCommand(0xDA);	//设置COM引脚硬件配置
	OLED_WriteCommand(0x12);	
	OLED_WriteCommand(0x81);	//设置对比度控制
	OLED_WriteCommand(0xCF);
	OLED_WriteCommand(0xD9);	//设置预充电周期
	OLED_WriteCommand(0xF1);
	OLED_WriteCommand(0xDB);	//设置VCOMH取消选择级别
	OLED_WriteCommand(0x30);
	OLED_WriteCommand(0xA4);	//设置整个显示打开/关闭
	OLED_WriteCommand(0xA6);	//设置正常/倒转显示
	OLED_WriteCommand(0x8D);	//设置充电泵
	OLED_WriteCommand(0x14);
	OLED_WriteCommand(0xAF);	//开启显示		
	OLED_Clear();				//OLED清屏
}

　MPU6050驱动代码如下：

模拟IIC驱动模块的底层驱动部分：

void I2C_Delay() //I2C延时函数
{
	Delay_us(time);
}

uint8_t I2C_Start(void)  //发送起始信号
{
	WriteSDA(1);
	WriteSCL(1);
	I2C_Delay();
	if(ReadSDA==0) return 0;
	WriteSDA(0);
	I2C_Delay();
	if(ReadSDA==1) return 0;
	WriteSCL(0);
	I2C_Delay();
	
	return 1;
}
void I2C_Stop(void)  //发送停止信号
{
	WriteSDA(0);
	WriteSCL(0);
	I2C_Delay();
	WriteSCL(1);
	I2C_Delay();
	WriteSDA(1);
}
void I2C_SendACK(uint8_t ackbit)  //发送应答
{
	WriteSDA(ackbit);
	WriteSCL(1);
	I2C_Delay();
	WriteSCL(0);
	I2C_Delay();
}
void I2C_SendByte(uint8_t Byte)  //发送1字节（8-bit）的数据
{
	uint8_t i;
	WriteSCL(0);
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		if(Byte&0x80) WriteSDA(1);
		else WriteSDA(0);
		WriteSCL(1);
		I2C_Delay();
		WriteSCL(0);
		Byte<<=1;
		I2C_Delay();
	}
}
uint8_t I2C_ReceiveByte(void)  //接收1字节（8-bit）的数据
{
	uint8_t data,i;
	WriteSDA(1);
	Delay_us(1);
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		WriteSCL(1);
		data<<=1;
		if(ReadSDA==1) data|=0x01;
		I2C_Delay();
		WriteSCL(0);
		I2C_Delay();
	}
	
	return data;
}
uint8_t I2C_WaitAck(void) //等待应答
{
	uint16_t i;
	WriteSDA(1);
	WriteSCL(1);
	while(ReadSDA==1)
	{
		if(++i==500)
			break;
	}
	if(ReadSDA==1)
	{
		WriteSCL(0);
		return 0;
	}
	I2C_Delay();
	WriteSCL(0);
	I2C_Delay();
	
	return 1; 
}
uint8_t WriteData(uint8_t Slave_Addr,uint8_t REG_Addr,uint8_t data)  //写操作
{
	if(I2C_Start()==0) RETURN	
	I2C_SendByte(Slave_Addr);	
	if(I2C_WaitAck()==0) RETURN		
	I2C_SendByte(REG_Addr);		
	if(I2C_WaitAck()==0) RETURN									
	I2C_SendByte(data);
	if(I2C_WaitAck()==0) RETURN								
	I2C_Stop();										//发送停止信号
	return 1;
}

uint8_t ReadData(uint8_t Slave_Addr,uint8_t REG_Addr,uint8_t *data,uint8_t length) //读操作
{	
	if(I2C_Start()==0) RETURN						
	I2C_SendByte(Slave_Addr);		
	if(I2C_WaitAck()==0) RETURN						
	I2C_SendByte(REG_Addr);						
	if(I2C_WaitAck()==0) RETURN	
	if(I2C_Start()==0) RETURN		
	I2C_SendByte(Slave_Addr+1); 
	if(I2C_WaitAck()==0) RETURN										
	while(--length)
	{
		*data++=I2C_ReceiveByte();
		I2C_SendACK(0);
	}
	*data=I2C_ReceiveByte();
	I2C_SendACK(1);
	I2C_Stop();										//发送停止信号	
	return 1;              
}

应用层代码如下：

typedef struct{
	int16_t X;
	int16_t Y;
	int16_t Z;	
}MPU6050_Data;  //MPU6050加速度计/陀螺仪X、Y、Z轴数据
MPU6050_Data Adata,Gdata;  //结构体变量加速度计数据Adata，陀螺仪数据Gdata
struct MPL3115A2 mpl3115a2date;  //转换结果值
void GY_521_Init(void)  //GY-521初始化
{
	GY521_GPIO_Init();  //GPIO初始化
	//解除睡眠，失能温度传感器，选择X轴的陀螺仪时钟
	WriteData(GY521_ADDR, MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x09); 
	WriteData(GY521_ADDR, MPU6050_CONFIG, 0x06); //低通滤波
	WriteData(GY521_ADDR, MPU6050_SMPRT_DIV, 0x09); //1KHz十分频为100Hz
	WriteData(GY521_ADDR, MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);//陀螺仪最大量程:正负2000°/秒
	WriteData(GY521_ADDR, MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);//加速度计最大量程:正负16g
}

void MPU6050_GetData()  //获取MPU6050六轴数据
{
	uint8_t MPU6050_Raw_Data[14]={0};
	//以MPU6050_ACCEL_XOUT_H为起始地址，连续读取14字节的数据
	ReadData(GY521_ADDR,MPU6050_ACCEL_XOUT_H,MPU6050_Raw_Data,14);
	//数据处理
	Adata.X=(MPU6050_Raw_Data[0]<<8)|MPU6050_Raw_Data[1];
	Adata.Y=(MPU6050_Raw_Data[2]<<8)|MPU6050_Raw_Data[3];
	Adata.Z=(MPU6050_Raw_Data[4]<<8)|MPU6050_Raw_Data[5];
	Gdata.X=(MPU6050_Raw_Data[8]<<8)|MPU6050_Raw_Data[9];
	Gdata.Y=(MPU6050_Raw_Data[10]<<8)|MPU6050_Raw_Data[11];
	Gdata.Z=(MPU6050_Raw_Data[12]<<8)|MPU6050_Raw_Data[13];
}

主函数显示部分如下：

		MPU6050_GetData(); //获取六轴数据
		OLED_ShowSignedNum(2,1,Adata.X,5);
		OLED_ShowSignedNum(3,1,Adata.Y,5);
		OLED_ShowSignedNum(4,1,Adata.Z,5);
		
		OLED_ShowSignedNum(2,9,12345,5);
		OLED_ShowSignedNum(3,9,Gdata.Y,5);
		OLED_ShowSignedNum(4,9,Gdata.Z,5);

实物测试图片如下所示：

MPU6050以及代码分享如下

02_MPU6050代码.rar


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关键词： CW32F     MPU6050     加速度计    

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