# ESP32 I2C&mpu6050六軸感測器

## mpu6050六軸感測器介紹

#### mpu6050六軸感測器，其內部包含陀螺儀、加速度計、溫度感測器及DMP，使用者可利用MCU及其他I2C Master晶片，經由I2C通訊對MPU6050進行寄存器配置，及初始化，配置完成後，可由內部Sensor register讀取其3軸角速度、3軸加速度及溫度的數據。

#### MPU6050，6軸感測器，其內部陀螺儀可以配置感測範圍，由16bit(65536)數值來表示。
#### 陀螺儀可以感測+-250。/sec、+-500。/sec、+-1000。/sec、+-2000。/sec的範圍。
#### 陀螺儀可以感測+-2g、+-4g、+-8g、+-16g的範圍。

#### 因為感測器資料皆由16bit來表示上述範圍，所以範圍越小，其精確度越高，反之，範圍越大精確度越小。

#### 在I2C中，mpu6050在Slave模式時，位址為0x68或0x69

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#### 根據上圖所示，mpu6050內部包含，x、y、z軸加速度及陀螺儀感測器，經由ADC將感測器所蒐集到的類比信號轉換成數位信號(16bit)，儲存到Sensor Register中，其他設備可由I2C來讀取內部Sensor Register內部感測器資料。

## **MPU6050六軸感測器內部寄存器**

#### mpu6050包含許多寄存器，每個寄存器皆可儲存8bit資料，由此8bit資料，可以配置mpu6050的運作模式，以下將討論幾個重要的配置寄存器。

* ### **0x68 - Power Management**
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#### mpu6050 0x68為電源管理寄存器，透過設置該寄存器，可以Reset mpu6050內部寄存器資料、開啟睡眠模式、關閉溫度感測器，以及決定mpu6050時脈訊號來源。

#### 時脈來源配置模式如下圖所示:
#### EX.

寫入00000001(0x01)配置x軸陀螺儀PLL為時脈來源。

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* ### **0x1A - Configuration**
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#### 此寄存器將著重於Bit[0:2]的配置資料，藉由Bit[0:2]可以配置mpu6050內部數位低通濾波器的工作模式，mpu6050提供了7種低通濾波器供使用者選擇。

#### 當Bit[0:2]寫入0時，Gyroscope Fs(kHz)為8kHz，其餘1kHz。


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* ### **0x19 - Sample Rate Divider
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#### 此寄存器藉由寫入Bit[0:7]來設置mpu6050感測器、FIFO以及DMP數據的採樣頻率，依賴於Gyroscope Fs(kHz)所提供的時脈頻率，其公式如下:


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* ### **0x1B-Gyroscope Configuration**

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#### 此寄存器著重於Bit[3:4]，由2個bit，可配置mpu6050內部陀螺儀的感測範圍，
#### +-250。/sec、+-500。/sec、+-1000。/sec、+-2000。/sec，其範圍越大，精確度越小。

#### 假設Bit[3:4]寫入3，則寫入0x18到slave 0x68 or 0x69寄存器0x1b即可完成配置，範圍為+-2000。/sec。


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* ### **0x1C-Accelerometer Configuration**

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#### 此寄存器著重於Bit[3:4]，由2個bit，可配置mpu6050內部加速度計的感測範圍，+-2g、+-4g、+-8g、+-16g，其範圍越大，精確度越小。

#### 假設Bit[3:4]寫入0，則寫入0x00到slave 0x68 or 0x69寄存器0x1c即可完成配置，範圍為+-2g。

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## ESP32 I2C配置mpu6050感測器寄存器

* ### **0x3B~0x40 -Accelerometer Measurements**

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#### 在0x3B寄存器至0x40寄存器中，分別表示x、y、z軸方向的加速度數值，每個軸的加速度各由2個寄存器(16bit)來表示，如上圖所示，0x3B、0x3C分別儲存著ACCEL_X軸感測數值的高8位元ACCEL_XOUT[15:8]和低8位元ACCEL_XOUT[7:0]，通過此16bit資料，可表示-32678~+32677的值，再進行單位轉換後可得真實數據。

#### ACCEL_XOUT[15:8] << 8 | ACCEL_XOUT[7:0]可得此16bit資料

#### Ex.
#### 假設加速度感測範圍配置為+-2g，則表示此-32678~+32677的值代表+-2g的量值，所以我們會以
#### ACCEL_XOUT[15:8] << 8 | ACCEL_XOUT[7:0]的值 * 4 / 65536得到範圍為+-2g的數據。
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* ### **0x41~0x42 -Temperature Measurement**
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#### 可藉由此2個寄存器資料，得到16bit的float溫度數值，藉由此數值再進行校正後可得到當下溫度數據。


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* ### **0x43~0x48 -Accelerometer Measurements**
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#### 在0x43寄存器至0x48寄存器中，分別表示x、y、z軸方向的陀螺儀角速度數值，每個軸的角速度各由2個寄存器(16bit)來表示，如上圖所示，0x43、0x44分別儲存著GYRO_X軸感測數值的高8位元GYRO_XOUT[15:8]和低8位元GYRO_XOUT[7:0]，通過此16bit資料，可表示-32678~+32677的值，再進行單位轉換後可得真實數據。

#### GYRO_XOUT[15:8] << 8 | GYRO_XOUT[7:0]可得此16bit資料

#### Ex.
#### 假設加速度感測範圍配置為+-2000。/sec，則表示此-32678~+32677的值代表+-2000。/sec的量值，所以我們會以GYRO_XOUT[15:8] << 8 | GYRO_XOUT[7:0]的值 * 4000 / 65536得到範圍為+-2000。/sec的數據。
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## 下一章節將會介紹esp32如何使用mpu6050，將會介紹以下程式範例，也會提供影片給大家參考。

* ## ESP32 I2C讀取溫度感測器資料
* ## ESP32 I2C讀取6感測器資料
* ## ESP32 讀取mpu6050程式範例

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## 教學影片
* ### **Mpu6050六軸感測器實作教學影片**

* [https://www.youtube.com/watch?v=ZGw88J1PExE](https://www.youtube.com/watch?v=ZGw88J1PExE)