基于c8t6的平衡小车（CubeMX+MDK）(2)IIC和陀螺仪

IIC

同步 半双工 通信协议

硬件电路

GPIO配置为OOD，采取强下拉，弱上拉，避免发生短路和输入输出的频繁切换

SCL：所有设备的SCL一起连接，由主机控制

SDA：所有设备的SDA一起连接，谁使用，谁控制

IIC时序

基本时序

• 起始条件：SCL HIGH && SDA HIGH -> LOW ;
• 终止条件：SCL HIGH && SDA LOW -> HIGH;

起始与终止都由主机控制和产生

• 数据传输：SCL LOW && SDA 发送0为LOW，1为HIGH。然后在SCL变为HIGH时候SDA稳定不变，读取数据。（高位先行）

主机发送时SDA由主机控制，主机接受时释放SDA，由从机控制SDA，该过程循环8次，传输8位

• 发送应答：主机在接收之后，重新控制SDA，发送0为应答，发送1为非应答
• 接受应答：主机在发送之后，释放SDA，接受0为应答，接受1为非应答

完整时序

• 指定地址写 指定从机（7位）和写操作（1位）+指定地址+指定数据
• 当前地址读 指定从机（7位）和读操作（1位）+从机发送地址+从机发送数据
• 指定地址读 指定从机（7位）和写操作（1位）+指定地址+起始条件+指定从机（7位）和读操作（1位）+从机发送地址+从机发送数据
• 读写多个字节
  
  注意，主机接受数据结束后要给从机非应答，从而获取SDA的控制

MPU6050(六轴)

三轴加速度计，三轴陀螺仪，三轴磁力计，气压高度计

MPU6050是什么？MPU6050的register?

register如何配置？

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江协科技的OLED库中OLED_Init()与HAL_I2C_Init()冲突，不能同时在一个SCL和SDA上连接

OLED库的实现是软件IIC，即用GPIO口模拟IIC时序，使用CPU控制，不是直接配置IIC寄存器。

而HAL_I2C是对IIC的寄存器操作，为硬件IIC

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HAL_I2C的函数：

// 初始化I2C
HAL_I2C_Init(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
// 主机发送
HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
// 主机接收
HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
// 向设备寄存器写入数据
HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
// 从设备寄存器读取数据
HAL_I2C_Mem_Read(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

利用HAL_I2C_Mem_Write（）配置MPU6050，用HAL_I2C_Mem_Read（）读取六轴数据。

六轴数据和平衡车

graph TD
A[MPU6050] -->|六轴数据| B[姿态解算]
B -->|倾角/角速度| C[PID控制器]
C -->|电机控制量| D[电机驱动]
D --> E[车轮运动]
E --> F[车身姿态变化]
F --> A

• 加速度计具有静态稳定性不具有动态稳定性
• 陀螺仪具有动态稳定性不具有静态稳定性
  
  -> 互补滤波得到欧拉角
• Pitch 俯仰角
• Roll 滚转角
• Yaw 航向角
  
  -> 根据欧拉角和PID来控制电机

姿态解算1_DMP

利用MPU6050内置的DMP（数字运动处理器），直接输出四元数，得到欧拉角，完成姿态解算。

[DMP的库移植]（https://www.bilibili.com/video/BV1KaHvesEza?vd_source=baa38ea84d15ef35ccc3ccc2cb16c135）

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速食者跳过

出现的问题

• init返回-1 ：
  
  尝试调整配置采样率的位置，将其放在加速度计和陀螺仪的配置之后，多次上电复位
• get_data返回-1：
  
  FIFO数据读取的时机有问题，我的解决方法是将get_data放在定时器中断中定时更新数据

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其他的姿态解算

软件方式的欧拉角与旋转矩阵解算，轴角法与四元数解算等（坑+1）