NanoFramework操作ESP32（一）_基础元器件篇（三十一）_ MPU6050陀螺仪模块

合集 - NanoFramework-ESP32(34)

21.NanoFramework操作ESP32（一）_基础元器件篇（三十一）_ MPU6050陀螺仪模块2024-02-26

一、元器件介绍

MPU-6050是InvenSense公司生产的一款六轴运动处理器，集成了3轴加速度计和3轴陀螺仪；内置的数字运动处理器（DMP）可以实现高级运动处理功能，如六轴运动融合、姿态估计等。这款传感器广泛应用于运动控制和测量领域，如无人机、智能手机、运动手环等。

通信接口：I2C（双线串行接口）
测量范围

加速度计测量范围：±2g、±4g、±8g、±16g（可配置）
加速度计灵敏度：16384 LSB/g（±2g）、8192 LSB/g（±4g）、4096 LSB/g（±8g）、2048 LSB/g（±16g）
陀螺仪测量范围：±250°/s、±500°/s、±1000°/s、±2000°/s（可配置）
陀螺仪灵敏度：131 LSB/°/s（±250°/s）、65.5 LSB/°/s（±500°/s）、32.8 LSB/°/s（±1000°/s）、16.4 LSB/°/s（±2000°/s）

分辨率

加速度计：16位ADC（模拟数字转换器）
陀螺仪：16位ADC

自带一个数字温度传感器，用于自身温度检查；
可程序控制的中断(interrupt)，支持姿势识别、摇摄、画面放大缩小、滚动、快速下降中断、high-G 中断、零动作感应、触击感应、摇动感应功能。

出处：ESP32学习：MPU6050_esp32 mpu6050-CSDN博客

1、针脚用途

编号	名称	功能
1	VCC	电源正
2	GND	电源地
3	SCL	IIC通讯时钟引脚
4	SDA	IIC通讯数据引脚
5	XDA	外接IIC设备数据引脚
6	XCL	外接IIC设备时钟引脚
7	ADD	IIC从地址LSB
8	INT	用于指示数据准备就绪的中断引脚

二、示例代码

1、代码：

mpu6050元器件的针脚	ESP32模块的针脚
VCC（红色）	3V3
GND（黑色）	GND
SCL（绿色）	IO22;Output
SDA（黄色）	IO21;Input
XDA
XCL
ADD
INT

 var gyroData = mpu6050Gyroscope.GetGyroscopeReading();  // 获取角速度
 var accData = mpu6050Gyroscope.GetAccelerometer();      // 获取加速度
 var tempData = mpu6050Gyroscope.GetTemperature();       // 获取芯片温度

 Debug.WriteLine($"角速度：GYRO_X:{gyroData.X}; GYRO_Y:{gyroData.Y}; GYRO_Z:{gyroData.Z};");
 Debug.WriteLine($"加速度：ACCEL_X:{accData.X}; ACCEL_Y:{accData.Y}; ACCEL_Z:{accData.Z};");
 Debug.WriteLine($"芯片温度：{tempData.Value}");

2、计算欧拉角

Euler欧拉角（姿态角）：机体坐标系与地面坐标系的关系是三个角，反应了飞机相对地面的姿态:

- 横滚角Φ（roll）：绕X轴旋转。横滚角是指运载体横轴与水平线之间的夹角。也叫滚转角，代表运载体绕纵轴的转动，绕纵轴轴向顺时针转动为正，否则为负，可以想象成飞机做翻滚运动。
- 俯仰角θ（pitch）：绕Y轴旋转。机体坐标系x轴与水平面的夹角，俯仰角在水平面上面为正，否则为负，可以想象成飞机抬头向上与俯冲向下。
- 偏航角ψ（yaw）：绕Z轴旋转。相对于纵轴的旋转角度，改变偏航角可以改变飞机的飞行方向，机头往右为正，这个跟平时开车，左转弯右转弯一样

 // 欧拉角：航向角(yaw)、横滚角(roll)和俯仰角(pitch)
 q0=quat[0] / q30; //q30 格式转换为浮点数 
 q1=quat[1] / q30; 
 q2=quat[2] / q30; 
 q3=quat[3] / q30; 
 //计算得到俯仰角/横滚角/航向角 
 pitch=asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0* q2)* 57.3; //俯仰角 
 roll=atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2* q2 + 1)* 57.3; //横滚角 
 yaw=atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3; //航向角