基于52单片机读取MPU6050 3轴加速度和角速度 并且用四元素法进行姿势解算 发现Pitch角和Roll显示不对
Pitch角显示的是ROLL角，roll角显示也不对，请问我的代码有什么问题
// 晶振：11.0592M
// 显示：串口
// 编译环境 Keil uVision2
//****************************************
#include <REG52.H>
#include <math.h> //Keil library
#include <stdio.h> //Keil library
#include <INTRINS.H>
#define Kp 100.0f//比例增益支配率收敛到加速度计/磁强计
#define Ki 0.002f//积分增益支配率的陀螺仪偏见的衔接
#define halfT 0.001f//采样周期的一半
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned int uint;
float q0=1,q1=0,q2=0,q3=0;//四元数的元素，代表估计方向
float exInt=0,eyInt=0,ezInt=0;//按比例缩小积分误差
float Yaw,Pitch,Roll;
//****************************************
// 定义51单片机端口
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sbit SCL=P1^6; //IIC时钟引脚定义
sbit SDA=P1^7; //IIC数据引脚定义
//****************************************
// 定义MPU6050内部地址
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#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
#define CONFIG 0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
#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)
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48
#define PWR_MGMT_1 0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用)
#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
#define SlaveAddress 0xD0 //IIC写入时的地址字节数据，+1为读取
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//定义类型及变量
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uchar dis[6]; //显示数字(-511至512)的字符数组
//int dis_data; //变量
float dis_data;
//**************************************************************************************************
//函数声明
//**************************************************************************************************
void Delay5us();
void delay(unsigned int k); //延时
void lcd_printf(uchar *s,int temp_data);
//********************************MPU6050操作函数***************************************************
void InitMPU6050(); //初始化MPU6050
void I2C_Start();
void I2C_Stop();
void I2C_SendACK(bit ack);
bit I2C_RecvACK();
void I2C_SendByte(uchar dat);
uchar I2C_RecvByte();
void I2C_ReadPage();
void I2C_WritePage();
void display_ACCEL_x();
void display_ACCEL_y();
void display_ACCEL_z();
uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address); //读取I2C数据
void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data); //向I2C写入数据
//********************************************************************************
//整数转字符串
//********************************************************************************
void lcd_printf(uchar *s,int temp_data) //
{
if(temp_data<0)
{
temp_data=-temp_data;
*s='-';
}
else *s=' ';
*++s =temp_data/10000+0x30;
temp_data=temp_data%10000; //取余运算
*++s =temp_data/1000+0x30;
temp_data=temp_data%1000; //取余运算
*++s =temp_data/100+0x30;
temp_data=temp_data%100; //取余运算
*++s =temp_data/10+0x30;
temp_data=temp_data%10; //取余运算
*++s =temp_data+0x30;
}
//******************************************************************************************************
//串口初始化
//*******************************************************************************************************
void init_uart()
{
// TMOD=0x21;
TMOD=0x20; //定时器1工作于8位自动重载模式, 用于产生波特率
// TH1=0xf3; //实现波特率4800（系统时钟12MHZ）
// TL1=0xf3;
TL1=0xfd;
TH1=0xfd; //波特率9600
// PCON=0X80;
// SCON=0x50;
SCON=0x50; //设定串口工作方式
PCON=0x00; //波特率不倍增
PS=1; //串口中断设为高优先级别
TR0=1; //启动定时器
TR1=1;
ET0=1; //打开定时器0中断
ES=1;
EA=1;
}
//*************************************************************************************************
//串口发送函数
//*************************************************************************************************
void SeriPushSend(uchar send_data)
{
SBUF=send_data;
while(!TI);TI=0;
}
//*************************************************************************************************
//************************************延时*********************************************************
//*************************************************************************************************
void delay(unsigned int k)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<k;i++)
{
for(j=0;j<121;j++);
}
}
//************************************************************************************************
//延时5微秒(STC90C52RC@12M)
//不同的工作环境,需要调整此函数
//注意当改用1T的MCU时,请调整此延时函数
//************************************************************************************************
void Delay5us()
{
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}
//*************************************************************************************************
//I2C起始信号
//*************************************************************************************************
void I2C_Start()
{
SDA=1; //拉高数据线
SCL=1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SDA=0; //产生下降沿
Delay5us(); //延时
SCL=0; //拉低时钟线
}
//*************************************************************************************************
//I2C停止信号
//*************************************************************************************************
void I2C_Stop()
{
SDA=0; //拉低数据线
SCL=1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SDA=1; //产生上升沿
Delay5us(); //延时
}
//**************************************************************************************************
//I2C发送应答信号
//入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)
//**************************************************************************************************
void I2C_SendACK(bit ack)
{
SDA=ack; //写应答信号
SCL=1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SCL=0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
//****************************************************************************************************
//I2C接收应答信号
//****************************************************************************************************
bit I2C_RecvACK()
{
SCL=1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
CY=SDA; //读应答信号
SCL=0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
return CY;
}
//*****************************************************************************************************
//向I2C总线发送一个字节数据
//*****************************************************************************************************
void I2C_SendByte(uchar dat)
{
uchar i;
for (i=0; i<8; i++) //8位计数器
{
dat<<=1; //移出数据的最高位
SDA=CY; //送数据口
SCL=1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SCL=0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
I2C_RecvACK();
}
//*****************************************************************************************************
//从I2C总线接收一个字节数据
//******************************************************************************************************
uchar I2C_RecvByte()
{
uchar i;
uchar dat=0;
SDA=1; //使能内部上拉,准备读取数据,
for (i=0; i<8; i++) //8位计数器
{
dat<<=1;
SCL=1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
dat|=SDA; //读数据
SCL=0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
return dat;
}
//*****************************************************************************************************
//向I2C设备写入一个字节数据
//*****************************************************************************************************
void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data)
{
I2C_Start(); //起始信号
I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte(REG_Address); //内部寄存器地址，
I2C_SendByte(REG_data); //内部寄存器数据，
I2C_Stop(); //发送停止信号
}
//*******************************************************************************************************
//从I2C设备读取一个字节数据
//*******************************************************************************************************
uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address)
{
uchar REG_data;
I2C_Start(); //起始信号
I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte(REG_Address); //发送存储单元地址，从0开始
I2C_Start(); //起始信号
I2C_SendByte(SlaveAddress+1); //发送设备地址+读信号
REG_data=I2C_RecvByte(); //读出寄存器数据
I2C_SendACK(1); //接收应答信号
I2C_Stop(); //停止信号
return REG_data;
}
//******************************************************************************************************
//初始化MPU6050
//******************************************************************************************************
void InitMPU6050()
{
Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1,0x00); //解除休眠状态
Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV,0x07);
Single_WriteI2C(CONFIG,0x06);
Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG,0x18);
Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG,0x01);
}
//******************************************************************************************************
//合成数据
//******************************************************************************************************
int GetData(uchar REG_Address)
{
uchar H,L;
H=Single_ReadI2C(REG_Address);
L=Single_ReadI2C(REG_Address+1);
return ((H<<8)+L); //合成数据
}
//******************************************************************************************************
//超级终端（串口调试助手）上显示10位数据
//******************************************************************************************************
void Display10BitData(int value)
{
uchar i;
// value/=64; //转换为10位数据
lcd_printf(dis,value); //转换数据显示
for(i=0;i<6;i++)
{
SeriPushSend(dis[i]);
}
// DisplayListChar(x,y,dis,4); //启始列，行，显示数组，显示长度
}
void IMUupdate()
{
float norm;
float vx,vy,vz;
float ex,ey,ez;
float ax,ay,az;
float gx,gy,gz;
ax=GetData(ACCEL_XOUT_H);
ay=GetData(ACCEL_YOUT_H);
az=GetData(ACCEL_ZOUT_H);
gx=GetData(GYRO_XOUT_H);
gy=GetData(GYRO_YOUT_H);
gz=GetData(GYRO_ZOUT_H);
if(ax*ay*az==0)
return;
norm=sqrt(ax*ax+ay*ay+az*az);
ax=ax/norm;
ay=ay/norm;
az=az/norm;
vx=2*(q1*q3-q0*q2);
vy=2*(q0*q1+q2*q3);
vz=q0*q0-q1*q1-q2*q2+q3*q3;
ex=(ay*vz-az*vy);
ey=(az*vx-ax*vz);
ez=(ax*vy-ay*vx);
exInt=exInt+ex*Ki;
eyInt=eyInt+ey*Ki;
ezInt=ezInt+ez*Ki;
gx=gx+Kp*ex+exInt;
gy=gy+Kp*ey+eyInt;
gz=gz+Kp*ez+ezInt;
q0=q0+(-q1*gx-q2*gy-q3*gz)*halfT;
q1=q1+(q0*gx+q2*gz-q3*gy)*halfT;
q2=q2+(q0*gy-q1*gz+q3*gx)*halfT;
q3=q3+(q0*gz+q1*gy-q2*gx)*halfT;
norm=sqrt(q0*q0+q1*q1+q2*q2+q3*q3);
q0=q0/norm;
q1=q1/norm;
q2=q2/norm;
q3=q3/norm;
Yaw=atan2(2*(q1*q2+q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3)*57.3;
Pitch=asin(-2*q1*q3+2*q0*q2)*57.3;
Roll=atan2(2*q2*q3+2*q0*q1,-2*q1*q1-2*q2*q2+1)*57.3;
// Yaw=atan2(2*q1*q2+2*q0*q3,-2*q2*q2-2*q3*q3+1)*57.3;//yaw
// Pitch=asin(-2*q1*q3+2*q0*q2)*57.3;//pitch
// Roll=atan2(2*q2*q3+2*q0*q1,-2*q1*q1-2*q2*q2+1)*57.3;//roll
}
//*******************************************************************************************************
//主程序
//*******************************************************************************************************
void main()
{
delay(500); //上电延时
init_uart();
InitMPU6050();//初始化MPU6050
delay(150);
while(1)
{
IMUupdate();
SeriPushSend('Y');SeriPushSend(':');Display10BitData(Yaw);SeriPushSend(0x20);SeriPushSend(0x20);
SeriPushSend('P');SeriPushSend(':');Display10BitData(Pitch);SeriPushSend(0x20);SeriPushSend(0x20);
SeriPushSend('R');SeriPushSend(':');Display10BitData(Roll);SeriPushSend(0x20);SeriPushSend(0x20);
SeriPushSend(0x0d);
SeriPushSend(0x0a);//换行，回车
delay(2000);
}
关注你的MPU6050的放置方向，结合电路板的方向，对比芯片手册中的基准方向。应该由放置方向引起的坐标系问题。