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陀螺仪 MPU6050 解决不同方式安装(基于STM32库函数)

 

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1、背景

    1、MPU6050等相关陀螺仪/惯性传感器(姿态传感器/角度传感器)默认情况下是需要水平放置安装。如图1所示，本次将陀螺仪水平安装在PCB底板上。其中，陀螺仪自身的 x-y轴 已在其模块上标记出，其z轴由右手定则可得到（食指沿着x轴，中指沿着y轴，则z轴沿着大拇指指向）

    

    图1中，陀螺仪的x-y-z轴与PCB底板的xs-ys-zs轴一致。此情况下，陀螺仪的所受重力方向为z轴负方向；我们通过陀螺仪自带DMP库得到的欧拉角可以如下表示：

    ①沿y轴旋转，为pitch（俯仰）角度

    ②沿x轴旋转，为roll（横滚）角度

    ③沿z轴旋转，为yaw（航向）角度

 

    2、以正点原子STM32的教学源码——“实验32 MPU6050六轴传感器实验”源码为例：图2为方向设置，图3为重力方向设置。

 

    ①方向设置：

    ②重力设置：

1. 重力沿 z轴
    /* Don't remove gravity! */
    if (accel[2] > 0L)      0是x轴，1是y轴，2是z轴，DMP默认程序写的是accel[2]，
        accel[2] -= 65536L;  所以只能通过将芯片水平放置让z轴和G重合才能让 mpu_run_self_test 函数自检成功
    else
        accel[2] += 65536L;
2.重力沿 x轴
    if (accel[0] > 0L)  
        accel[0] -= 65536L;  
    else
        accel[0] += 65536L;
       
3.重力沿 y轴
    if (accel[0] > 0L)  
        accel[0] -= 65536L;  
    else
        accel[0] += 65536L;

 

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2、需求与解决

    1、需求：需要将陀螺仪随着底板PCB垂直安装。①PCB底板的 zs轴与陀螺仪x轴重合（标记zs’，之前PCB底板的xs轴与陀螺仪x轴重合），此时 zs 对应 -x；②PCB底板的y轴与陀螺仪y轴重合(与之前相同)，此时 ys 对应 y；③PCB底板的zx轴与陀螺仪z轴与重合，此时 zx 对应 z；④重力方向与陀螺仪x轴正方向重合。因此陀螺仪的方向应设置如下：

陀螺仪方向设置
默认方向
static signed char gyro_orientation[9] = { 1, 0, 0,
                                           0, 1, 0,
                                           0, 0, 1};
                                           
1.将默认方向更改为：系统方向与 x-y-z不同；  系统 xs 为 z ， 系统 ys 为 y ，系统  zs 为 -x
static signed char gyro_orientation[9] = { 0, 0, 1,   
                                           0, 1, 0,
                                          -1, 0, 0};

 

    2、问题解决：

    ①代码更改内容：

第一步：更改重力方向
static int get_st_biases(long *gyro, long *accel, unsigned char hw_test)
{
	...
	...
	/* Don't remove gravity! */ // 调整重力方向
    if (accel[0] > 0L)        0是x轴，1是y轴，2是z轴，DMP默认程序写的是accel[2]，
        accel[0] -= 65536L;   所以只能通过将芯片水平放置让z轴和G重合才能让mpu_run_self_test函数自检成功
    else
        accel[0] += 65536L;
    ...
}

第二步：更改陀螺仪方向
//  系统方向与 x-y-z不同；  系统 xs 为 z ， 系统 sy 为 y ，系统  sz 为 -x
static signed char gyro_orientation[9] = { 0, 0, 1,   
                                           0, 1, 0,
                                          -1, 0, 0};

 

    ②更改之后效果：之前陀螺仪的z轴转动yaw航向角，现在已经变更为新的roll横滚角；从而满足垂直安装在机构上的需求。

 

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