MPU6050模块详解：从原理到STM32驱动指南（上） | 零基础入门STM32第八十九步

主题	内容	教学目的/扩展视频
加速度传感器	电路连接。手册分析。驱动程序，读出数据。	能读出3轴数据。

师从洋桃电子，杜洋老师

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一、MPU6050模块介绍

1.1 核心特性

MPU6050 是全球首款整合 3轴MEMS陀螺仪 和 3轴MEMS加速度计 的6轴运动处理传感器。其核心亮点包括：

• 高精度测量：陀螺仪量程可配置（±250°/s至±2000°/s），加速度计量程（±2g至±16g），16位ADC确保数据精度。
• 内置DMP引擎：数字运动处理器（DMP）可直接输出融合后的姿态数据（四元数、欧拉角等），减轻主控计算负担。
• 低功耗设计：支持多种省电模式，加速度计最低功耗仅40μA@10Hz。
• 扩展性强：支持通过I2C接口外接磁力计，实现9轴数据融合。

1.2 模块化优势

MPU6050芯片封装极小（4×4×0.9mm），直接焊接难度高，因此通常使用模块化设计。模块集成了：

• 电平转换电路（兼容3.3V/5V系统）
• 滤波电容和稳压电路
• 清晰的引脚标识（如SCL、SDA、INT等）

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二、MPU6050模块连接方法

2.1 硬件连接

以STM32F1系列为例，典型接线如下：

MPU6050模块引脚	STM32引脚	功能说明
VCC	3.3V/5V	电源正极
GND	GND	电源地
SCL	PB6	I2C时钟线
SDA	PB7	I2C数据线
INT	任意GPIO	中断信号（可选）

（图1：开发板与传感器连接示意图）

2.2 电源注意事项

• VCC：支持2.5V~3.3V（典型3.3V），需确保电源稳定。
• VLOGIC：若模块未集成电平转换，需外接1.8V逻辑电平（部分模块已内置）。

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三、六轴示意图与轴向定义

3.1 坐标系定义

MPU6050采用右手坐标系，轴向定义如下：

• X轴：平行于芯片长边，指向右侧。
• Y轴：平行于芯片短边，指向前方。
• Z轴：垂直于芯片平面，向上为正。

（图2：MPU6050传感器坐标系示意图）

3.2 数据输出规则

• 加速度计：测量线性加速度，单位为g（重力加速度）。
• 陀螺仪：测量角速度，单位为°/s。
• 数据符号：正负号表示方向（例如，X轴正方向加速度为正值）。

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四、MPU6050器件地址解析

4.1 地址冲突问题

MPU6050的I2C地址在数据手册中标注为 0x68（7位地址），但在STM32硬件I2C驱动中需使用 0xD0（8位写地址）。原因如下：

• 7位地址：0x68（二进制1101000）。
• 8位地址：左移一位后，补R/W位（写模式为0），即0xD0（二进制11010000）。

4.2 地址配置

• ADO引脚：接地时地址为0x68，接VCC时地址为0x69。
• 代码示例：

  #define MPU6050_ADDR 0xD0 // 8位写地址
  

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五、MPU6050核心特性详解

5.1 关键性能参数

参数	陀螺仪	加速度计
量程范围	±250°/s ~ ±2000°/s	±2g ~ ±16g
ADC分辨率	16位	16位
输出数据速率	最高8kHz	最高1kHz
功耗	5mA（工作） / 5μA（待机）	500μA（工作）

5.2 DMP功能应用

通过DMP可直接获取姿态数据，无需手动融合传感器数据：

// 示例：读取四元数
int16_t q[4];
MPU6050_Read(MPU6050_QUATERNION_REG, (uint8_t*)q, 8);

5.3 中断功能

支持多种中断触发条件（数据就绪、自由落体检测等），配置寄存器即可启用：

// 启用数据就绪中断
MPU6050_Write(MPU6050_INT_ENABLE_REG, 0x01);

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六、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32官方文档手册
[3] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[4] MPU6050（加速度传感器）数据手册
[5] MPU6050原始数据显示程序
[6] MPU6050原理与驱动.pptx

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技术讨论（请在评论区留言~）

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下期预告：下一期将探讨MPU6050驱动程序分析，欢迎持续关注！

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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：

• v1.0 初始版本（2025-03-30）