本实验例程采用MPU6050六轴运动处理组件，模拟实现车辆减速时的灯源呼吸闪烁，以此起到警示作用。（本人也有采用ADXL345实现项目的源码程序，文章结尾2种代码都会开源）

项目介绍：基于stm32的车辆减速灯项目有很多学校作为期末考核亦或是毕设等项目，该项目整体较为简单。主要采用MPU6050亦或是ADXL345等姿态测量传感器进行三轴加速度和角速度测量，利用得到的数据进行条件判断。当满足预设条件后，LED灯按照要求进行呼吸闪烁（有些朋友可能会采用PWM调节LED，但是本人感觉PWM呼吸效果并不能起到警示作用。故应该采用PWM形式的模拟闪烁LED）。

硬件设备：STM32F103ZET6；MPU6050；LED

一、MPU6050简介

MPU6050 是 InvenSense 公司推出的全球首款整合性 6 轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了安装空间。

MPU6050 内部整合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器，并且含有一个第二 IIC 接口，可用于连接外部磁力传感器，并利用自带的数字运动处理器（DMP: Digital Motion Processor）硬件加速引擎，通过主 IIC 接口，向应用端输出完整的 9 轴融合演算数据。有了 DMP，我们可以使用 InvenSense 公司提供的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时大大降低了开发难度。

MPU6050 的特点包括：

① 以数字形式输出 6 轴或 9 轴（需外接磁传感器）的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据（需 DMP 支持）

② 具有 131 LSBs/°/sec 敏感度与全格感测范围为±250、±500、±1000 与±2000°/sec 的 3 轴角速度感测器(陀螺仪)

③ 集成可程序控制，范围为±2g、±4g、±8g 和±16g 的 3 轴加速度传感器

④ 移除加速器与陀螺仪轴间敏感度，降低设定给予的影响与感测器的飘移

⑤ 自带数字运动处理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可减少 MCU 复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷

⑥ 内建运作时间偏差与磁力感测器校正演算技术，免除了客户须另外进行校正的需求

⑦ 自带一个数字温度传感器

⑧ 带数字输入同步引脚(Sync pin)支持视频电子影相稳定技术与 GPS

⑨ 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

⑩ VDD 供电电压为 2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VLOGIC 可低至 1.8V± 5%

⑪ 陀螺仪工作电流：5mA，陀螺仪待机电流：5uA；加速器工作电流：500uA，加速器省电模式电流：40uA@10Hz

⑫ 自带 1024 字节 FIFO，有助于降低系统功耗

⑬ 高达 400Khz 的 IIC 通信接口

⑭ 超小封装尺寸：4x4x0.9mm（QFN）

其中，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：AUX_CL 和 AUX_DA，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。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）！！

实物图片：

引脚接线：

SDA --> I2C1_SDA

SCL --> I2C1_SCL

VCC --> 3.3v

GND --> GND

接下来，我们介绍一下利用 STM32F1 读取 MPU6050 的加速度和角度传感器数据（非中断方式），需要哪些初始化步骤：

（1）初始化 IIC 接口 ；

（2）复位 MPU6050；

（3）设置角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器的满量程范围；

（4）设置其他参数；

（5）配置系统时钟源并使能角速度传感器和加速度传感器 ；

该部分主要在MPU6050.C文件中有详细解释与编写过程，MPU6050主要采用I2C通讯（软件模拟）。

DMP 使用简介 ：

我们可以读出 MPU6050 的加速度传感器和角速度传感器的原始数据。不过这些原始数据，对想搞四轴之类的初学者来说，用处不大，我们期望得到的是姿态数据，也就是欧拉角：航向角（yaw）、横滚角（roll）和俯仰角（pitch）。有了这三个角，我们就可以得到当前四轴的姿态，这才是我们想要的结果。（由于本项目比较简单并不需要欧拉角作为减速的判定依据，所以这里不过多介绍，代码中也没有使用到。为了满足读者各种需求，开源的代码中会放置DMP的可移植程序供大家参考）

补充说明：MPU6050姿态传感器的使用面很广，例如：无人机，平衡小车，运动手环等等，是一个值得学习的模块，希望读者有时间的情况尽可能地好好研究一下。

二、模拟PWM的闪烁呼吸灯

笔者前文有介绍，很多老师亦或是学生会习惯性直接使用PWM调节LED灯达到呼吸效果，来作为车辆减速灯的效果。但是，笔者认为PWM呼吸灯起不到警示作用。这里给大家介绍一种模拟PWM呼吸的闪烁警示灯。这种闪烁警示灯的编程原理有点类似于增量式PID的增量数值化，在51单片机中也很常见类似的编程效果。

总所周知，PWM调节时利用占空比去进行计数器比值，通过与设定的阈值比较后重装载来实现稳步呼吸的效果。而这里模拟PWM呼吸闪烁警示灯则是利用逐步增大或减小delay延迟的us秒数去亮灭LED灯来实现该功能。

其中，HAL库只提供了ms级别的延迟函数。所以这里需要自己去使用定时器TIM去编写一个us级别的延迟函数。

该方法思路是将定时器设置为1MHZ的计数频率，定时器计一个数就是1us，实现如下：

#define DLY_TIM_Handle (&htim4)void delay_us(uint16_t nus){	__HAL_TIM_SET_COUNTER(DLY_TIM_Handle, 0);	__HAL_TIM_ENABLE(DLY_TIM_Handle);	while (__HAL_TIM_GET_COUNTER(DLY_TIM_Handle) < nus)	{	}	__HAL_TIM_DISABLE(DLY_TIM_Handle);}

实现模拟PWM呼吸闪烁警示灯的代码函数：breathing_led()函数

void breathing_led(){		if(flag == 0)		{		  for(i = 0 ; i <= 10 ; i++){			HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,0);			HAL_Delay(t);			HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,1);			HAL_Delay(41-t);		}		t++;		if(t == 40) flag = 1;	}			if(flag == 1)			{			for(i = 0 ; i <= 10 ; i++){				HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,0);				HAL_Delay(t);				HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,1);				HAL_Delay(41-t);			}		t--;		if(t == 1) flag = 0;	}}

三、CubexMX配置

1、RCC配置外部高速晶振（精度更高）

2、SYS配置：Debug设置成Serial Wire（否则可能导致芯片自锁）

3、GPIO设置PE5（LED灯的引脚）

4、TIM5设置（搭建属于自己的延迟函数）

5、I2C配置

6、UART配置

为了方便大家对MPU6050的理解，这里利用较为简单常用的串口通讯对MPU6050输出的六轴数据进行打印。当然这里大家也可以使用OLED等屏幕进行显示数据。

四、代码4.1 MPU6050驱动

1、mpu6050.h代码

#ifndef __MPU6050_H#define __MPU6050_H //#include "stm32f4xx_hal.h"		#include "stm32f1xx_hal.h"	用什么系列就是什么									  	    //#define MPU_ACCEL_OFFS_REG		0X06	//accel_offs寄存器,可读取版本号,寄存器手册未提到//#define MPU_PROD_ID_REG			0X0C	//prod id寄存器,在寄存器手册未提到#define MPU_SELF_TESTX_REG		0X0D	//自检寄存器X#define MPU_SELF_TESTY_REG		0X0E	//自检寄存器Y#define MPU_SELF_TESTZ_REG		0X0F	//自检寄存器Z#define MPU_SELF_TESTA_REG		0X10	//自检寄存器A#define MPU_SAMPLE_RATE_REG		0X19	//采样频率分频器#define MPU_CFG_REG			0X1A	//配置寄存器#define MPU_GYRO_CFG_REG		0X1B	//陀螺仪配置寄存器#define MPU_ACCEL_CFG_REG		0X1C	//加速度计配置寄存器#define MPU_MOTION_DET_REG		0X1F	//运动检测阀值设置寄存器#define MPU_FIFO_EN_REG			0X23	//FIFO使能寄存器#define MPU_I2CMST_CTRL_REG		0X24	//IIC主机控制寄存器#define MPU_I2CSLV0_ADDR_REG	        0X25	//IIC从机0器件地址寄存器#define MPU_I2CSLV0_REG			0X26	//IIC从机0数据地址寄存器#define MPU_I2CSLV0_CTRL_REG	        0X27	//IIC从机0控制寄存器#define MPU_I2CSLV1_ADDR_REG	        0X28	//IIC从机1器件地址寄存器#define MPU_I2CSLV1_REG			0X29	//IIC从机1数据地址寄存器#define MPU_I2CSLV1_CTRL_REG	        0X2A	//IIC从机1控制寄存器#define MPU_I2CSLV2_ADDR_REG	        0X2B	//IIC从机2器件地址寄存器#define MPU_I2CSLV2_REG			0X2C	//IIC从机2数据地址寄存器#define MPU_I2CSLV2_CTRL_REG	        0X2D	//IIC从机2控制寄存器#define MPU_I2CSLV3_ADDR_REG	        0X2E	//IIC从机3器件地址寄存器#define MPU_I2CSLV3_REG			0X2F	//IIC从机3数据地址寄存器#define MPU_I2CSLV3_CTRL_REG	        0X30	//IIC从机3控制寄存器#define MPU_I2CSLV4_ADDR_REG	        0X31	//IIC从机4器件地址寄存器#define MPU_I2CSLV4_REG			0X32	//IIC从机4数据地址寄存器#define MPU_I2CSLV4_DO_REG		0X33	//IIC从机4写数据寄存器#define MPU_I2CSLV4_CTRL_REG	        0X34	//IIC从机4控制寄存器#define MPU_I2CSLV4_DI_REG		0X35	//IIC从机4读数据寄存器 #define MPU_I2CMST_STA_REG		0X36	//IIC主机状态寄存器#define MPU_INTBP_CFG_REG		0X37	//中断/旁路设置寄存器#define MPU_INT_EN_REG			0X38	//中断使能寄存器#define MPU_INT_STA_REG			0X3A	//中断状态寄存器 #define MPU_ACCEL_XOUTH_REG		0X3B	//加速度值,X轴高8位寄存器#define MPU_ACCEL_XOUTL_REG		0X3C	//加速度值,X轴低8位寄存器#define MPU_ACCEL_YOUTH_REG		0X3D	//加速度值,Y轴高8位寄存器#define MPU_ACCEL_YOUTL_REG		0X3E	//加速度值,Y轴低8位寄存器#define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG		0X3F	//加速度值,Z轴高8位寄存器#define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG		0X40	//加速度值,Z轴低8位寄存器 #define MPU_TEMP_OUTH_REG		0X41	//温度值高八位寄存器#define MPU_TEMP_OUTL_REG		0X42	//温度值低8位寄存器 #define MPU_GYRO_XOUTH_REG		0X43	//陀螺仪值,X轴高8位寄存器#define MPU_GYRO_XOUTL_REG		0X44	//陀螺仪值,X轴低8位寄存器#define MPU_GYRO_YOUTH_REG		0X45	//陀螺仪值,Y轴高8位寄存器#define MPU_GYRO_YOUTL_REG		0X46	//陀螺仪值,Y轴低8位寄存器#define MPU_GYRO_ZOUTH_REG		0X47	//陀螺仪值,Z轴高8位寄存器#define MPU_GYRO_ZOUTL_REG		0X48	//陀螺仪值,Z轴低8位寄存器 #define MPU_I2CSLV0_DO_REG		0X63	//IIC从机0数据寄存器#define MPU_I2CSLV1_DO_REG		0X64	//IIC从机1数据寄存器#define MPU_I2CSLV2_DO_REG		0X65	//IIC从机2数据寄存器#define MPU_I2CSLV3_DO_REG		0X66	//IIC从机3数据寄存器 #define MPU_I2CMST_DELAY_REG	        0X67	//IIC主机延时管理寄存器#define MPU_SIGPATH_RST_REG		0X68	//信号通道复位寄存器#define MPU_MDETECT_CTRL_REG	        0X69	//运动检测控制寄存器#define MPU_USER_CTRL_REG		0X6A	//用户控制寄存器#define MPU_PWR_MGMT1_REG		0X6B	//电源管理寄存器1#define MPU_PWR_MGMT2_REG		0X6C	//电源管理寄存器2 #define MPU_FIFO_CNTH_REG		0X72	//FIFO计数寄存器高八位#define MPU_FIFO_CNTL_REG		0X73	//FIFO计数寄存器低八位#define MPU_FIFO_RW_REG			0X74	//FIFO读写寄存器#define MPU_DEVICE_ID_REG		0X75	//器件ID寄存器,who am i寄存器 //如果AD0脚(9脚)接地,IIC地址为0X68(不包含最低位).//如果接V3.3,则IIC地址为0X69(不包含最低位).#define MPU_ADDR				0X68 //因为MPU6050的AD0接GND,所以则读写地址分别为0XD1和0XD0//            (如果AD0接VCC,则读写地址分别为0XD3和0XD2)  #define MPU_READ    0XD1#define MPU_WRITE   0XD0 uint8_t MPU_Init(void); 						//初始化MPU6050uint8_t MPU_Write_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf);                           //IIC连续写uint8_t MPU_Read_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf);                         //IIC连续读 uint8_t MPU_Write_Byte(uint8_t reg,uint8_t data);				//IIC写一个字节uint8_t MPU_Read_Byte(uint8_t reg);					//IIC读一个字节 uint8_t MPU_Set_Gyro_Fsr(uint8_t fsr);uint8_t MPU_Set_Accel_Fsr(uint8_t fsr);uint8_t MPU_Set_LPF(uint16_t lpf);uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate);uint8_t MPU_Set_Fifo(uint8_t sens); float MPU_Get_Temperature(void);uint8_t MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz);uint8_t MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az); #endif

2、mpu6050.c代码

4.2 模拟PWM的闪烁警示灯

1、breath.h代码

2、breath.c代码

4.3 UART串口通讯

usart.c代码的printf重写

4.4 主函数mian

部分添加代码

嵌入式物联网的学习之路非常漫长，不少人因为学习路线不对或者学习内容不够专业而错失高薪offer。不过别担心，我为大家整理了一份150多G的学习资源，基本上涵盖了嵌入式物联网学习的所有内容。点击下方链接，0元领取学习资源，让你的学习之路更加顺畅！记得点赞、关注、收藏、转发哦！

点击这里找小助理0元领取：扫码进群领资料