在進入項目之前，您需要了解MPU6050傳感器的一些基礎知識。 MPU-6050是一種IMU傳感器，在單個芯片上包含MEMS（微機電系統(tǒng)）加速度計和MEMS陀螺儀。

這里是IMU傳感器，其中IMU代表慣性測量單元，是一種利用加速度計測量比力的裝置，使用陀螺儀測量角速率和使用磁強計測量磁場。

IMU傳感器用于自平衡機器人，飛機，手機，平板電腦，航天器，衛(wèi)星，無人機，無人機（無人駕駛飛行器）等用于引導，位置檢測，方向檢測，運動跟蹤和飛行控制。

兩種常見的IMU是ADXL 335加速度計和MPU-6050。 ADXL 335包含一個3軸加速度計。

對于MPU-6050，它是一個六軸運動跟蹤設備，結合了3軸加速度計和3 -axis陀螺儀在一個芯片上。我們將在下一節(jié)中看到有關MPU6050的更多詳細信息。

簡介到MPU6050傳感器

MPU-6050是由InvenSense開發(fā)的六軸運動跟蹤設備。 MPU6050器件的主要特性如下所述。

三軸加速度計

三軸陀螺儀

數(shù)字輸出溫度傳感器

六個16位ADC（三個用于加速度計，三個用于陀螺儀）

集成數(shù)字運動處理器（DMP）

1024B FIFO緩沖區(qū)

六軸MPU-6050被稱為6 DoF（六自由度）設備，因為它提供六個輸出值（三個來自Accelerometer，三個來自Gyro）。 MPU-6050可以使用I2C協(xié)議進行通信。

數(shù)字運動處理器或DMP是一種嵌入式處理器，可以減少來自主處理器的計算負載，如Arduino，從加速度計，陀螺儀和外部磁力計獲取和處理數(shù)據(jù)。

將MPU6050與Arduino接口

如前所述，MPU6050僅支持I2C通信，因此必須僅連接到Arduino的I2C引腳。 Arduino的I2C引腳與模擬輸入引腳A4和A5復用，即A4為SDA，A5為SCL。

來到MPU6050，我們使用了一個提供8個引腳的普通分線板。上圖顯示了MPU6050分線板的原理圖。

在此，我們將使用SCL，SDA和INT引腳連接Arduino。

所需組件

硬件

Arduino UNO ［在此處購買］

MPU6050分組板［在此處購買］

連接線［在此處購買］

軟件

Arduino IDE

處理（用于3D可視化）

電路圖

下圖顯示了MPU6050與Arduino UNO接口的電路圖。如前所述，MPU6050和Arduino之間的接口必須使用I2C協(xié)議實現(xiàn)。

因此，Arduino（A5）的SCL引腳連接到MPU6050的SCL引腳。同樣，Arduino（A4）的SDA引腳連接到MPU6050板的SDA引腳。

此外，我們將使用MPU6050的中斷功能來指示當1024字節(jié)FIFO緩沖區(qū)已滿時（或中斷）Arduino。因此，將MPU6050的INT引腳連接到Arduino UNO的外部中斷0（INT0）引腳，即引腳2.

注意：在I2C中通信時，MPU-6050始終充當從屬設備。

閱讀來自MPU6050的RAW值

在上傳實際程序之前，我們將首先看到一個簡單的程序來讀取加速度計，陀螺儀和溫度傳感器的原始值。只需將MPU6050的SCL和SDA線連接到Arduino（A4和A5）的相應I2C引腳，然后上傳以下代碼即可。

如果打開串行終端，您將獲得加速度計和陀螺儀的原始值以及溫度傳感器校準的溫度。數(shù)據(jù)看起來像這樣。

如您所見，閱讀原始數(shù)據(jù)來自MPU6050傳感器的數(shù)據(jù)很簡單但是這些數(shù)據(jù)我們需要對這些數(shù)據(jù)進行額外的計算才能得到偏航，俯仰和俯仰。

我已經(jīng)提到了MPU6050傳感器，有一個特殊的處理器，稱為DMP或數(shù)字運動處理器，與加速度計和陀螺儀嵌入在同一芯片上。此DMP的使用是可以使用固件對其進行編程，以便對來自傳感器的數(shù)據(jù)執(zhí)行復雜的計算。

但是沒有關于InvenSense的DMP的明確文檔因此我們錯過了直接在芯片上快速計算傳感器數(shù)據(jù)的方法。

Jeff Rowberg等人在DMP的逆向工程方面做得非常出色來自I2C信號分析的相關信息。

將代碼上傳到Arduino并測試MPU6050

在上傳代碼之前，我們需要為Arduino下載兩個庫。它們是I2Cdev和MPU6050。下載鏈接和官方GitHub鏈接如下所示。

I2Cdev：下載I2CDEV LIBRARY 或訪問GitHub LINK

MPU6050：下載MPU6050 LIBRARY 或訪問GitHub LINK

下載MPU6050庫并通過解壓縮下載的文件來提取內容。您將獲得一個名為“MPU6050”的文件夾。復制此文件夾并將其粘貼到Arduino的libraries文件夾中。

在我的情況下，它位于“C： Program Files（x86） Arduino libraries”。對I2Cdev庫做同樣的事情。

如果一切順利，請打開Arduino IDE并瀏覽以下路徑：文件 - 》示例 - 》 MPU6050 - 》示例 - 》 MPU6050_DMP6并打開示例代碼MPU6050_DMP6。

將此代碼上傳到Arduino（假設您已根據(jù)電路圖建立了連接）并且代碼為上傳，打開串口終端。

將串口終端的波特率設置為115200，您將得到以下文字。

“初始化DMP 。..

初始化I2C設備。..。..

測試設備連接。..

MPU6050連接成功

發(fā)送任何字符以開始DMP編程和演示：“

如果您沒有獲得任何數(shù)據(jù)或仍然獲取垃圾數(shù)據(jù)，只需重置Arduino。如果您查看最后一句，它會說“發(fā)送任何字符以開始DMP編程和演示”。因此，在串行監(jiān)視器中鍵入任何字符，如1或a，然后發(fā)送它。只要您按Enter鍵，就可以開始在串行監(jiān)視器上看到Yaw，Pitch and Roll（ypr）值。

注意：在此期間，請將MPU6050放在穩(wěn)定的水平表面上。此外，等待MPU6050的值穩(wěn)定10秒鐘。

根據(jù)接口Arduino和MPU6050的值進行處理中的3D建模

在項目的下一步中，我們將使用Processing IDE查看MPU6050傳感器的3D建模，您可以在其中查看傳感器數(shù)據(jù)的3D表示。 Processing是一種為電子藝術和視覺設計開發(fā)的編程語言和IDE。實際上，Arduino IDE也基于Processing編程語言。

要下載Processing IDE，請訪問 LINK 。使用給定鏈接下載并安裝Processing IDE。

下載處理IDE并安裝后（只需從下載的zip文件中解壓縮內容），您需要下載一個庫for Processing稱為“Toxi”。您可以從 LINK 下載Toxi庫。

我選擇了“toxiclibs-complete-0020”文件。下載此文件后，將內容解壓縮到名為“toxiclibs-complete-0020”的文件夾。

復制此文件夾并將其粘貼到Processing的libraries文件夾中。就我而言，它是“C： Users Ravi Documents Processing libraries”。

復制文件夾后，您就可以進行3D建模了。首先，您需要上傳先前的Arduino代碼（MPU6050_DMP6），只需稍加修改。

在Arduino IDE中打開MPU6050_DMP6（我們之前上傳的示例程序）。向下滾動到顯示以下內容的行。

#define OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL

通過在其前面添加雙正斜杠來注釋此行。

//#define OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL

此外，找到//#define OUTPUT_TEAPOT 的行，并通過刪除雙正斜杠取消注釋?，F(xiàn)在，您可以上傳代碼。我們在代碼中修改的不是將數(shù)據(jù)發(fā)送到串行終端，而是將其轉發(fā)到處理IDE。

現(xiàn)在，打開Processing IDE并單擊File - 》打開。現(xiàn)在，導航到為Arduino安裝MPU6050庫的文件夾。打開名為“MPUTeapot”的Processing示例。

在我的示例中，此示例的位置為C： Program Files（x86） Arduino libraries MPU6050 Examples MPU6050_DMP6 Processing MPUTeapot。

此程序可自動選擇Arduino所連接的PORT編號。與此相關的代碼中的行是

字符串portName = Serial.list（）［0］;

指定Arduino的PORT編號的另一種方法是手動輸入COM端口號。為此，請注釋以上行并取消注釋以下行，并將COM端口號替換為Arduino所連接的相應COM端口號。

//String portName =“COM4”;

在點擊Processing中的運行按鈕之前，請確保Arduino IDE的串行監(jiān)視器是關閉?，F(xiàn)在，單擊處理IDE中的運行按鈕。您將獲得一個具有類似結構的平面的窗口。在對MPU6050進行3D建模之前等待10秒。

通過屏幕上的3D對象可以看到MPU6050的移動。