1 介绍
自己在研究一个题目，就是如何把MPU6050输出的加速度和角速度换算成角度。所以我想在市面上找一个MPU6050，可以自己输出的角度的，这样我就能做一个对比了。同时，能够把IIC引脚留出来的方便我自己开发MPU6050芯片。我在淘宝上找到了一款JY61模块。它内置的是MPU6050芯片。串口直接输出的很简单。给大家看下图片：
2 MPU6050的工作过程
MPU6050 IMU在单芯片上集成了一个3轴加速度计和一个3轴陀螺仪。陀螺仪沿X、Y和Z轴测量角位置随时间的旋转速度或变化率。它使用MEMS技术和科里奥利效应进行测量。陀螺仪的输出以每秒度数为单位，因此为了获得角度位置，我们只需要对角速度进行积分。另一方面，MPU6050加速度计测量加速度的方式与ADXL345加速度传感器相同。简而言之，它可以测量沿3个轴的重力加速度，并使用一些三角学数学，我们可以计算传感器定位的角度。因此，如果我们融合或组合加速度计和陀螺仪数据，我们可以获得有关传感器方向的非常准确的信息。MPU6050 IMU也称为六轴运动跟踪设备或6 DoF（六自由度）设备，因为它有6个输出，即3个加速度计输出和3个陀螺仪输出。
3 Arduino和MPU6050的连接方法
我们来看看如何使用Arduino连接和读取MPU6050传感器的数据。我们使用I2C协议与Arduino进行通信，因此只需要两条线进行连接，另外还有两条线用于供电。
4 MPU6050的Arduino代码
以下是用于从MPU6050传感器读取数据的Arduino代码。这个代码可以直接复制使用的。在代码下方，您可以找到它的详细说明。
/*
代码描述：首先我们需要包含用于I2C通信的Wire.h库，并定义一些存储数据所需的变量。
在setup()函数部分，我们需要初始化wire库并通过电源管理寄存器复位传感器。 为此，我们需要查看传感器的数据手册，从中我们可以看到寄存器地址。
MPU6050电源管理寄存器0x6B
此外，如果需要，我们可以使用配置寄存器为加速度计和陀螺仪选择满量程范围。 对于这个例子，我们将使用加速度计的默认±2g范围和陀螺仪的250度/秒范围。
// Configure Accelerometer Sensitivity - Full Scale Range (default +/- 2g)
在loop()函数部分，我们首先读取加速度计的数据。 每个轴的数据存储在两个字节或寄存器中，我们可以从传感器的数据手册中看到这些寄存器的地址。
MPU6050 imu加速度计数据寄存器
为了全部读取它们，我们从第一个寄存器开始，然后使用requiestFrom()函数，我们请求读取X、Y和Z轴的所有6个寄存器。 然后我们从每个寄存器读取数据，并且由于输出是二进制补码，我们将它们相应地组合以获得正确的值。
// === Read acceleromter data === //
为了获得-1g到+ 1g的输出值，适合计算角度，我们将输出除以先前选择的灵敏度。
mpu6050加速度计灵敏度满量程范围
最后，使用这两个公式，我们从加速度计数据计算滚转角和俯仰角。
accAngleX 接下来，使用相同的方法我们得到陀螺仪数据。
我们读取了六个陀螺仪寄存器，适当地组合它们的数据并将其除以先前选择的灵敏度，以便以每秒的度数获得输出。
// === Read gyroscope data === //
在这里你可以注意到我用一些小的计算误差值来校正输出值，我将在接下来解释它们是如何得到它们的。 因此，当输出以度/秒为单位时，现在我们需要将它们与时间相乘以得到度数。 使用millis()函数在每次读取迭代之前捕获时间值。
// Correct the outputs with the calculated error values
最后，我们使用互补滤波器融合加速度计和陀螺仪数据。在这里，我们采用96％的陀螺仪数据，因为它非常准确，不会受到外力的影响。陀螺仪的缺点是存在漂移，或者随着时间的推移在输出中引入误差。因此，从长远来看，我们使用来自加速度计的数据，本例为4％，足以消除陀螺仪的漂移误差。
// Complementary filter - combine acceleromter and gyro angle values
但是，由于我们无法从加速度计数据计算偏航，我们无法在其上实现互补滤波器。
在我们看一下结果之前，让我快速解释一下如何获得纠错值。为了计算这些错误，我们可以在传感器处于平坦静止位置时调用calculate_IMU_error()自定义函数。在这里，我们为所有输出做了200个读数，我们将它们相加并将它们除以200。由于我们将传感器保持在平坦静止位置，因此预期输出值应为0。因此，通过此计算，我们可以得到传感器的平均误差。
void 输出结果
我们只需在串行监视器上打印这些值，一旦我们知道它们，我们就可以在前面所示的代码中实现它们，用于滚动和俯仰计算，以及3个陀螺仪输出。
最后，使用Serial.print函数，我们可以在串行监视器上打印Roll、Pitch和Yaw值，看看传感器是否正常工作。