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1、MPU6050 数据采集传输与可视化数据采集传输与可视化 最近在研究体感游戏，到目前为止实现了基于 51 单片机的 MPU6050 数据采集、利用蓝牙模块将数据传输到上 位机， 并利用 C#自制串口数据高速采集软件， 并且将数据通过自制的折线图绘制模块可视化地展示出来等功能。 本文将主要对实现这意见单系统中遇到的问题做一个小结其中包括： 1、基于 51 的 MPU6050 模块通信简介（入门级） 2、陀螺仪数据采集与传输及帧格式介绍（小技巧） 3、基于 C#的串口接收函数（C#基本知识） 4、多线程数据池解决高速串口实时性问题（难点） 5、折线图可视化模块（程序员基本功） 关键词：MPU605
2、0 蓝牙 C#串口 多线程 高速串口 折线图绘制 1、基于、基于 51 的的 MPU6050 模块通信简介（入门级）模块通信简介（入门级） 因为是入门级， 就先最简单的介绍如何利用 51 从 MPU6050 中读取数据吧 （对于想知道卡尔曼滤波、 俯角仰角、 距离测量、摔倒检测、记步等算法的可能要在接下来介绍）。既然要和 MPU6050 通信，那么必不可少的是阅读 芯片手册，如果您觉得亲自去看又长又多而且都是英文的手册很费时，不仿看看我找的简要版： MPU-60X0 是全球首例 9 轴运动处理器。它集成了 3 轴 MEMS 陀螺仪，3 轴 MEMS 加速计，以及 1 个可扩展 的数字运动处理器
3、 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。扩展之后就可以通过其 I2C 或 SPI 接口输出一个 9 轴的信号。MPU-60X0 也可以通过其 I2C 接口连接非 惯性的数字传感器，比如压力传感器。 MPU-60X0 对陀螺仪和加速计分别用了三个 16 位的 ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。为了精 确跟踪快速和慢速运动，传感器的测量范围是可控的，陀螺仪可测范围为250，500，1000，2000 / 秒(dps)，加速计可测范围为2，4，8，16g(重力加速度)。 注：注：下图是采用串口助手将 MPU
4、6050 采集的数据显示在上位机上，其中前三列输出为三维的加速度（这里的加 速度包括地球本身的重力加速度），后三列为三维的角速度。 但是但是这里的输出值并不是真正的加速度和角速度的值，上面说过，MPU 是一个 16 位 AD 量程可程控的设备，这 里设置的加速度传感器的测量量程为正负 2g(这里的 g 为重力加速度），陀螺仪的量程为正负 2000 /s。所以 要用下面的公式进行转化： 好了，有了上面的基础知识之后咱们就能尝试用 51 的 I2C 总线从 MPU6050 读取实时的 3 轴加速度和 3 轴角 速度了。由于 51 本身不带有 I2C 总线通信协议，所以我们要自己实现一个 I2C 通
5、信协议，下面是我从网上找 的并稍加修改的一个 I2C 总线通信的代码： 1 #include 2 #include 3 4 typedef unsigned char uchar; 5 typedef unsigned short ushort; 6 typedef unsigned int uint; 7 8 /- 9 / 定义 MPU6050 内部地址 10 /- 11 #define SMPLRT_DIV 0x19 /陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz) 12 #define CONFIG 0x1A /低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz) 13 #define GYRO_CO
6、NFIG 0x1B /陀螺仪自检及测量范围， 典型值： 0x18(不自检， 2000deg/s) 14 #define ACCEL_CONFIG 0x1C /加速计自检、 测量范围及高通滤波频率， 典型值： 0x01(不自检，2G，5Hz) 15 #define ACCEL_XOUT_H 0x3B 16 #define ACCEL_XOUT_L 0x3C 17 #define ACCEL_YOUT_H 0x3D 18 #define ACCEL_YOUT_L 0x3E 19 #define ACCEL_ZOUT_H 0x3F 20 #define ACCEL_ZOUT_L 0x40 21 #d
7、efine TEMP_OUT_H 0x41 22 #define TEMP_OUT_L 0x42 23 #define GYRO_XOUT_H 0x43 24 #define GYRO_XOUT_L 0x44 25 #define GYRO_YOUT_H 0x45 26 #define GYRO_YOUT_L 0x46 27 #define GYRO_ZOUT_H 0x47 28 #define GYRO_ZOUT_L 0x48 29 #define PWR_MGMT_1 0x6B /电源管理，典型值：0x00(正常启用) 30 #define WHO_AM_I 0x75 /IIC 地址寄存器
8、(默认数值 0x68，只读) 31 #define SlaveAddress 0xD0 /IIC 写入时的地址字节数据，+1 为读取 32 33 /- 34 / I2C 总线通信函数 35 /- 36 void I2C_Start(); /I2C 起始信号 37 void I2C_Stop(); /I2C 停止信号 38 void I2C_SendACK(bit ack); /I2C 发送应答信号入口参数:ack (0:ACK 1:NAK) 39 bit I2C_RecvACK(); /I2C 接收应答信号 40 void I2C_SendByte(uchar dat); /向 I2C 总线发
9、送一个字节数据 41 uchar I2C_RecvByte(); /从 I2C 总线接收一个字节数据 42 void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data);/向 I2C 设备写入一个字 节数据 43 uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address); /从 I2C 设备读取一个字 节数据 44 45 /- 46 / 通过 I2C 和 MPU6050 通信的函数 47 /- 48 void InitMPU6050(); /初始化 MPU6050 49 int GetData(uchar REG_Addre
10、ss); /合成数据 如果你没搞过硬件又从未听说过 I2C， 那么想想 socket 的握手再看看上面 3643 行的有关 ACK、 Send、 Write 的函数大概能明白 I2C 的功能。当我们实现 I2C 的通信函数之后就可以与带有 I2C 通信接口的芯片进行通信， 那么怎样通信呢？其实很简单你可以把每个芯片比做为一个巨大的储物柜， 储物柜里每个抽屉里存着相应的 东西，你想让佣人帮你去拿个东西，只要告诉佣人对应的抽屉号就行了。这里 I2C 总线相当于这个佣人，每个 抽屉相当于芯片中的寄存器，抽屉号相当于寄存器地址。当你想设置芯片的某些属性时是向对应的寄存器内写数 据，当想从芯片内获取相关
11、数据时，就要通过 I2C 向对应的地址写数据然后接收芯片返回的数据。这里的 831 行为 MPU-6050 芯片内几个常用的寄存器地址，前四个常用来作为设置芯片工作属性，1528 共 14 个寄存器 地址用来获取传感器的 3 轴加速度、3 轴角速度和温度的数据（这里每一种信息都包括 H 和 L 两位，是由于 8 位表示不完该数据，于是分高低两部分） 这样我们便不难理解 InitMPU6050()和 GetData(uchar REG_Address)函数：初始化函数是向相应的地址写 初始化配置数据（关于 0x000x07 等意思请参看 MPU6050 寄存器版说明书），而 GetData 则是
12、传入想获得 数据项的低地址， 然后连续读取当前地址数据和下一地址数据合成为想要的项目数据 （上面讲了数据分高低部分） 。 1 /- 2 /初始化 MPU6050 3 /- 4 void InitMPU6050() 5 6 Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1, 0x00); /解除休眠状态 7 Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV, 0x07); 8 Single_WriteI2C(CONFIG, 0x06); 9 Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG, 0x18); 10 Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG, 0x01)
13、; 11 12 /- 13 /合成数据 14 /- 15 int GetData(uchar REG_Address) 16 17 uchar H,L; 18 H=Single_ReadI2C(REG_Address); 19 L=Single_ReadI2C(REG_Address+1); 20 return (H 2 / 询问当前值 3 / 4 / 如果解析到则返回真 5 public bool ask() 6 7 i = 0;/立刻将相应的 40 个字符复制出来 8 p_read_from = p_write - 40; 9 while (i 18 17 if (i = 18) retu
14、rn false; 18 i-; 19 data_Z = 0; 20 for (int j = 4; j -1; j-) 21 22 data_Z *= 10; 23 data_Z += (stri - j - 0); 24 25 if (stri - 5 = -) data_Z = -data_Z; 26 i -= 6; 27 28 data_Y = 0; 29 for (int j = 4; j -1; j-) 30 31 data_Y *= 10; 32 data_Y += (stri - j - 0); 33 34 if (stri - 5 = -) data_Y = -data_Y; 35 i -= 6; 36 37 data_X = 0; 38 for (int j = 4; j -1; j-) 39 40 data_X *= 10; 41
