MPU9250的MPL移植_HAL库（以STM32F103为主控）

准备材料：
驱动库： motion_driver_6.12
硬件： 正点原子MINI——STM32f103RCT6硬件IIC——PB8,PB9
GY-91模块: 看图可知AD0接地，地址是0X68

硬件连接：

**生成代码工具：**STM32CubeMX
1,选择芯片双击

2，选择外部晶振，然后配置时钟

硬件外接的晶振是8M，根据自己的晶振选择，选择HSE和PLCLK，输入72，按enter自动配置时钟

3，选择sys，配置代码烧入方式为：SWD，基本时钟源没使用操作系统使用的画使用默认的：SysTick

4，因为PB8和PB9的IIC是复用功能的，所以先选择引脚，再使能IIC1

使能IIC后，黄变绿，选择快速模式400KHZ

5，因为要用到串口1，所以得配置串口1，波特率暂设为500000和上位机一致，后续也可以在代码中更改

6，取工程名，选择编译平台，分配堆栈，选择位置的路径不要用中文，工程名最好用英文，不然会出点问题

7，使用全部库，选择只用到本工程需要的库也行，后续需要再添加
需要选择为每个外设都生成c文件和头文件，这样有分类感，便于开发，点击生成代码

配置MPL

1，把这个路径的四个文件拷贝到工程，取名为MPL

2，因为现在用的是stm32103，其内核是CM3，需要CM3的库：
在驱动库中找到：libmpllib.lib

复制粘贴到工程谋文件：

3，然后用keil打开打开工程，先编译一下，没报错，现在测试IIC和模块是否正常通信：
HAL_StatusTypeDef 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);
进入调试界面，查看rec

HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1,(0X68<<1),0X75, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&rec,1,0xfff);

代码含义：使用硬件IIC1，去访问IIC地址为0X68的设备，这个设备地址0x75内存地址出有数据0x71，如果能读出，则说明正常通信，超时0xfff毫秒退出

读出的是ox71‘q’，这个q的ASSIC码就是71，有点奇怪为什么还多了个‘q’，0X68可看作是IIC设备的7位地址，，但是在IIC协议通信时传送的是一个字节，所以需要将7位地址往高位移，最低位空出来，当读或者写使用

4，将MPL驱动加入到工程
将所有的c文件和哪个lib加入到工程

发现lib没有成功加入，采用如下方法

配置路径：路径具体到每个子文件夹

参考这个文章：
移植DMP时需要改哪些文件的哪些代码
修改MPL驱动库：
1，为更好看一点，改下宏定义，把F4改成F1，选中，全部查找，替换


添加宏定义：EMPL_TARGET_STM32F1，变亮

最后还要添加几个宏，最终为：

USE_HAL_DRIVER,STM32F103xE,EMPL_TARGET_STM32F1,MPU9250,EMPL,MPL_LOG_NDEBUG=1

MPL_LOG_NDEBUG在这2文件需要：

EMPL_TARGET_STM32F1在多个文件需要：

修改"inv_mpu_dmp_motion_driver.c"为：

修改"inv_mpu.c"为：


注意：根据硬件电路，决定MPU9250的IIc地址的AD0引脚不同，有0x68(AD0接地)和0x69(AD0接高电平)地址，这个地方要检查下是否为对应地址

后面代码如下：

自定义
//q30，q16格式,long转float时的除数.
#define q30  1073741824.0f
#define q16  65536.0f

//陀螺仪方向设置
static signed char gyro_orientation[9] = { 1, 0, 0,
                                           0, 1, 0,
                                           0, 0, 1};
//磁力计方向设置
static signed char comp_orientation[9] = { 0, 1, 0,
                                           1, 0, 0,
                                           0, 0,-1};
//MPU9250自测试
//返回值:0,正常
//    其他,失败
u8 run_self_test(void)
{
	int result;
	//char test_packet[4] = {0};
	long gyro[3], accel[3]; 
	result = mpu_run_6500_self_test(gyro, accel,0);
	if (result == 0x7) 
	{
		/* Test passed. We can trust the gyro data here, so let's push it down
		* to the DMP.
		*/
        unsigned short accel_sens;
		float gyro_sens;

		mpu_get_gyro_sens(&gyro_sens);
		gyro[0] = (long)(gyro[0] * gyro_sens);
		gyro[1] = (long)(gyro[1] * gyro_sens);
		gyro[2] = (long)(gyro[2] * gyro_sens);
        //inv_set_gyro_bias(gyro, 3);
		dmp_set_gyro_bias(gyro);
		mpu_get_accel_sens(&accel_sens);
		accel[0] *= accel_sens;
		accel[1] *= accel_sens;
		accel[2] *= accel_sens;
       // inv_set_accel_bias(accel, 3);
		dmp_set_accel_bias(accel);
		return 0;
	}else return 1;
}

//方向转换
unsigned short inv_row_2_scale(const signed char *row)
{
    unsigned short b;

    if (row[0] > 0)
        b = 0;
    else if (row[0] < 0)
        b = 4;
    else if (row[1] > 0)
        b = 1;
    else if (row[1] < 0)
        b = 5;
    else if (row[2] > 0)
        b = 2;
    else if (row[2] < 0)
        b = 6;
    else
        b = 7;      // error
    return b;
}
//空函数,未用到.
void mget_ms(unsigned long *time)
{
    //*time=(unsigned long)HAL_GetTick();
}
//mpu6050,dmp初始化
//返回值:0,正常
//    其他,失败
u8 mpu_dmp_init(void)
{
	u8 res=0;
    struct int_param_s int_param;
    unsigned char accel_fsr;
    unsigned short gyro_rate, gyro_fsr;
    unsigned short compass_fsr;
    
	if(mpu_init(&int_param)==0)	//初始化MPU9250
	{	 
        res=inv_init_mpl();     //初始化MPL
        if(res)return 1;
        inv_enable_quaternion();
        inv_enable_9x_sensor_fusion();
        inv_enable_fast_nomot();
        inv_enable_gyro_tc();
        inv_enable_vector_compass_cal();
        inv_enable_magnetic_disturbance();
        inv_enable_eMPL_outputs();
        res=inv_start_mpl();    //开启MPL
        if(res)return 1;
		res=mpu_set_sensors(INV_XYZ_GYRO|INV_XYZ_ACCEL|INV_XYZ_COMPASS);//设置所需要的传感器
		if(res)return 2; 
		res=mpu_configure_fifo(INV_XYZ_GYRO | INV_XYZ_ACCEL);   //设置FIFO
		if(res)return 3; 
		res=mpu_set_sample_rate(DEFAULT_MPU_HZ);	 //设置采样率//宏定义在头文件COMPASS_READ_MS
		if(res)return 4; 
        res=mpu_set_compass_sample_rate(1000/COMPASS_READ_MS);  //设置磁力计采样率
        if(res)return 5;
        mpu_get_sample_rate(&gyro_rate);
        mpu_get_gyro_fsr(&gyro_fsr);
        mpu_get_accel_fsr(&accel_fsr);
        mpu_get_compass_fsr(&compass_fsr);
        inv_set_gyro_sample_rate(1000000L/gyro_rate);
        inv_set_accel_sample_rate(1000000L/gyro_rate);
        inv_set_compass_sample_rate(COMPASS_READ_MS*1000L);//宏定义在头文件COMPASS_READ_MS
        inv_set_gyro_orientation_and_scale(
            inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_orientation),(long)gyro_fsr<<15);
        inv_set_accel_orientation_and_scale(
            inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_orientation),(long)accel_fsr<<15);
        inv_set_compass_orientation_and_scale(
            inv_orientation_matrix_to_scalar(comp_orientation),(long)compass_fsr<<15);
            
            
		res=dmp_load_motion_driver_firmware();		             //加载dmp固件
		if(res)return 6; 
		res=dmp_set_orientation(inv_orientation_matrix_to_scalar(gyro_orientation));//设置陀螺仪方向
		if(res)return 7; 
		res=dmp_enable_feature(DMP_FEATURE_6X_LP_QUAT|DMP_FEATURE_TAP|	            //设置dmp功能
		    DMP_FEATURE_ANDROID_ORIENT|DMP_FEATURE_SEND_RAW_ACCEL|DMP_FEATURE_SEND_CAL_GYRO|
		    DMP_FEATURE_GYRO_CAL);
		if(res)return 8; 
		res=dmp_set_fifo_rate(DEFAULT_MPU_HZ);	//设置DMP输出速率(最大不超过200Hz)
		if(res)return 9;   
		res=run_self_test();		//自检
		if(res)return 10;    
		res=mpu_set_dmp_state(1);	//使能DMP
		if(res)return 11;     
	}
	return 0;
}
//得到dmp处理后的数据(注意,本函数需要比较多堆栈,局部变量有点多)
//pitch:俯仰角 精度:0.1°   范围:-90.0° <---> +90.0°
//roll:横滚角  精度:0.1°   范围:-180.0°<---> +180.0°
//yaw:航向角   精度:0.1°   范围:-180.0°<---> +180.0°
//返回值:0,正常
//    其他,失败
u8 mpu_dmp_get_data(float *pitch,float *roll,float *yaw)
{
	float q0=1.0f,q1=0.0f,q2=0.0f,q3=0.0f;
	unsigned long sensor_timestamp;
	short gyro[3], accel[3], sensors;
	unsigned char more;
	long quat[4]; 
	if(dmp_read_fifo(gyro, accel, quat, &sensor_timestamp, &sensors,&more))return 1;	 
	/* Gyro and accel data are written to the FIFO by the DMP in chip frame and hardware units.
	 * This behavior is convenient because it keeps the gyro and accel outputs of dmp_read_fifo and mpu_read_fifo consistent.
	**/
	/*if (sensors & INV_XYZ_GYRO )
	send_packet(PACKET_TYPE_GYRO, gyro);
	if (sensors & INV_XYZ_ACCEL)
	send_packet(PACKET_TYPE_ACCEL, accel); */
	/* Unlike gyro and accel, quaternions are written to the FIFO in the body frame, q30.
	 * The orientation is set by the scalar passed to dmp_set_orientation during initialization. 
	**/
	if(sensors&INV_WXYZ_QUAT) 
	{
		q0 = quat[0] / q30;	//q30格式转换为浮点数
		q1 = quat[1] / q30;
		q2 = quat[2] / q30;
		q3 = quat[3] / q30; 
		//计算得到俯仰角/横滚角/航向角
		*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
		*yaw   = atan2(2*(q1*q2 + q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3) * 57.3;	//yaw
	}else return 2;
	return 0;
}

//得到mpl处理后的数据(注意,本函数需要比较多堆栈,局部变量有点多)
//pitch:俯仰角 精度:0.1°   范围:-90.0° <---> +90.0°
//roll:横滚角  精度:0.1°   范围:-180.0°<---> +180.0°
//yaw:航向角   精度:0.1°   范围:-180.0°<---> +180.0°
//返回值:0,正常
//    其他,失败
u8 mpu_mpl_get_data(float *pitch,float *roll,float *yaw)
{
	unsigned long sensor_timestamp,timestamp;
	short gyro[3], accel_short[3],compass_short[3],sensors;
	unsigned char more;
	long compass[3],accel[3],quat[4],temperature; 
    long data[9];
    int8_t accuracy;
    
	if(dmp_read_fifo(gyro, accel_short, quat, &sensor_timestamp, &sensors,&more))return 1;	 

    if(sensors&INV_XYZ_GYRO)
    {
        inv_build_gyro(gyro,sensor_timestamp);          //把新数据发送给MPL
        mpu_get_temperature(&temperature,&sensor_timestamp);
        inv_build_temp(temperature,sensor_timestamp);   //把温度值发给MPL，只有陀螺仪需要温度值
    }
    
    if(sensors&INV_XYZ_ACCEL)
    {
        accel[0] = (long)accel_short[0];
        accel[1] = (long)accel_short[1];
        accel[2] = (long)accel_short[2];
        inv_build_accel(accel,0,sensor_timestamp);      //把加速度值发给MPL
    }
    
    if (!mpu_get_compass_reg(compass_short, &sensor_timestamp)) 
    {
        compass[0]=(long)compass_short[0];
        compass[1]=(long)compass_short[1];
        compass[2]=(long)compass_short[2];
        inv_build_compass(compass,0,sensor_timestamp); //把磁力计值发给MPL
    }
    inv_execute_on_data();
    inv_get_sensor_type_euler(data,&accuracy,&timestamp);
    
    *roll  = (data[0]/q16);
    *pitch = -(data[1]/q16);
    *yaw   = -data[2] / q16;
	return 0;
}

修改 "inv_mpu.h"为：

修改 "log.stm32.c"为：

三个函数都这样修改

上位机：

上位机的代码不一样，看清对应的是哪个

 //fun:功能字. 0X01~0X1C
data:数据缓存区,最多28字节!!
len:data区有效数据个数
void usart1_niming_report(u8 fun,u8*data,u8 len)
{
	u8 send_buf[32];
	u8 i;
	if(len>28)return;	//最多28字节数据 
	send_buf[len+3]=0;	//校验数置零
	send_buf[0]=0XAA;	//帧头
	send_buf[1]=0XAA;	//帧头
	send_buf[2]=fun;	//功能字
	send_buf[3]=len;	//数据长度
	for(i=0;i<len;i++)send_buf[4+i]=data[i];			//复制数据
	for(i=0;i<len+4;i++)send_buf[len+4]+=send_buf[i];	//计算校验和	
	for(i=0;i<len+5;i++)usart1_send_char(send_buf[i]);	//发送数据到串口1 
}
传送数据给匿名四轴上位机软件(某个版本)
fun:功能字. 0XA0~0XAF
data:数据缓存区,最多28字节!!
len:data区有效数据个数

发送加速度传感器数据+陀螺仪数据(传感器帧)
aacx,aacy,aacz:x,y,z三个方向上面的加速度值
gyrox,gyroy,gyroz:x,y,z三个方向上面的陀螺仪值 
void mpu6050_send_data(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz)
{
	u8 tbuf[18]; 
	tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF;
	tbuf[1]=aacx&0XFF;
	tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF;
	tbuf[3]=aacy&0XFF;
	tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF;
	tbuf[5]=aacz&0XFF; 
	tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF;
	tbuf[7]=gyrox&0XFF;
	tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF;
	tbuf[9]=gyroy&0XFF;
	tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF;
	tbuf[11]=gyroz&0XFF;
	tbuf[12]=0;//因为开启MPL后,无法直接读取磁力计数据,所以这里直接屏蔽掉.用0替代.
	tbuf[13]=0;
	tbuf[14]=0;
	tbuf[15]=0;
	tbuf[16]=0;
	tbuf[17]=0;
	usart1_niming_report(0X02,tbuf,18);//传感器帧,0X02
}	

通过串口1上报结算后的姿态数据给电脑(状态帧)
roll:横滚角.单位0.01度。 -18000 -> 18000 对应 -180.00  ->  180.00度
pitch:俯仰角.单位 0.01度。-9000 - 9000 对应 -90.00 -> 90.00 度
yaw:航向角.单位为0.1度 0 -> 3600  对应 0 -> 360.0度
csb:超声波高度,单位:cm
prs:气压计高度,单位:mm
void usart1_report_imu(short roll,short pitch,short yaw,short csb,int prs)
{
	u8 tbuf[12];   	
	tbuf[0]=(roll>>8)&0XFF;
	tbuf[1]=roll&0XFF;
	tbuf[2]=(pitch>>8)&0XFF;
	tbuf[3]=pitch&0XFF;
	tbuf[4]=(yaw>>8)&0XFF;
	tbuf[5]=yaw&0XFF;
	tbuf[6]=(csb>>8)&0XFF;
	tbuf[7]=csb&0XFF;
	tbuf[8]=(prs>>24)&0XFF;
	tbuf[9]=(prs>>16)&0XFF;
	tbuf[10]=(prs>>8)&0XFF;
	tbuf[11]=prs&0XFF;
	usart1_niming_report(0X01,tbuf,12);//状态帧,0X01
} 

下面这个版本是我用的：

void usart1_niming_report(u8 fun,u8*data,u8 len)
{
	u8 send_buf[32];
	u8 i;
	if(len>28)return;	//最多28字节数据 
	send_buf[len+3]=0;	//校验数置零
	send_buf[0]=0X88;	//帧头
	send_buf[1]=fun;	//功能字
	send_buf[2]=len;	//数据长度
	for(i=0;i<len;i++)send_buf[3+i]=data[i];			//复制数据
	for(i=0;i<len+3;i++)send_buf[len+3]+=send_buf[i];	//计算校验和	
	for(i=0;i<len+4;i++)usart1_send_char(send_buf[i]);	//发送数据到串口1 
}
void mpu6050_send_data(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz)
{
	u8 tbuf[12]; 
	tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF;
	tbuf[1]=aacx&0XFF;
	tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF;
	tbuf[3]=aacy&0XFF;
	tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF;
	tbuf[5]=aacz&0XFF; 
	tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF;
	tbuf[7]=gyrox&0XFF;
	tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF;
	tbuf[9]=gyroy&0XFF;
	tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF;
	tbuf[11]=gyroz&0XFF;
	usart1_niming_report(0XA1,tbuf,12);//自定义帧,0XA1
}	

void usart1_report_imu(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz,short roll,short pitch,short yaw)
{
	u8 tbuf[28]; 
	u8 i;
	for(i=0;i<28;i++)tbuf[i]=0;//清0
	tbuf[0]=(aacx>>8)&0XFF;
	tbuf[1]=aacx&0XFF;
	tbuf[2]=(aacy>>8)&0XFF;
	tbuf[3]=aacy&0XFF;
	tbuf[4]=(aacz>>8)&0XFF;
	tbuf[5]=aacz&0XFF; 
	tbuf[6]=(gyrox>>8)&0XFF;
	tbuf[7]=gyrox&0XFF;
	tbuf[8]=(gyroy>>8)&0XFF;
	tbuf[9]=gyroy&0XFF;
	tbuf[10]=(gyroz>>8)&0XFF;
	tbuf[11]=gyroz&0XFF;	
	tbuf[18]=(roll>>8)&0XFF;
	tbuf[19]=roll&0XFF;
	tbuf[20]=(pitch>>8)&0XFF;
	tbuf[21]=pitch&0XFF;
	tbuf[22]=(yaw>>8)&0XFF;
	tbuf[23]=yaw&0XFF;
	usart1_niming_report(0XAF,tbuf,28);//飞控显示帧,0XAF
}  

使用一个函数，启动一下，主函数里面调用就行

void mpu9250_Start(void)
{
	
	float pitch,roll,yaw; 	        //欧拉角
	 uint16_t item = 0;
	short aacx,aacy,aacz;	        //加速度传感器原始数据
	short gyrox,gyroy,gyroz;        //陀螺仪原始数据 
	short magx,magy,magz;        //陀螺仪原始数据 
  short temp;                     //温度
  uint8_t err = mpu_dmp_init();
  while(err)         
	{   
   //  printf("mpu_init_err:%d\r\n",err);
     while(1);
	}
    //printf("mpu9250 Start !\r\n");
    while(1)
    {
        err = mpu_mpl_get_data(&pitch,&roll,&yaw);
			  //err = mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw);
        if(err == 0)
        {
					temp = MPU_Get_Temperature();	                                     //得到温度值
					MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz);	                         //得到加速度传感器数据
					MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz);	                         //得到陀螺仪数据
			  	MPU_Get_Magnetometer(&magx,&magy,&magz);                          //得到磁力计数据 
					//printf("[%05d]roll = %f   pitch = %f   yaw = %f (T = %d)\r\n",item++,roll,pitch,yaw,temp);
          mpu6050_send_data(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz);//发送加速度+陀螺仪原始数据
		       
					// mpu9250_send_data(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz,magx,magy,magz);//发送加速度+陀螺仪+磁力计原始数据
				  //usart1_report_imu((int)(roll*100),(int)(pitch*100),(int)(yaw*100),0,0);
					usart1_report_imu(aacx,aacy,aacz,gyrox,gyroy,gyroz,(int)(roll*100),(int)(pitch*100),(int)(yaw*10));
				}
    }
 }

感觉这样每个文件注释修改，还有点不方便太繁杂了，要是直接调用一个文件就能直接使用就好了
懒是进步的动力，我就加了一个头文件和一个c文件，实现如下功能：

1.在官方驱动库里面只要把一些代码注释掉或更改少量代码，包含这个头文件就行，以为这个头文件有他们需要的函数，宏定义等
2.可以使用DMP或者MPL来获取数据
3.同时还具有模拟IIC功能

实测：MPL比DMP更好，短时间偏航 “一动才动”

DMP效果如下：

MPL效果如下：

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