本实验例程采用，模拟车辆减速时的模拟，以此起到。(我也采用过ADXL345实现项目源码程序，文章结尾）
基于stm32车辆减速灯项目有很多学校作为期末考核或毕业项目，整体比较简单。主要用途MPU6050亦或是ADXL345等姿态测量传感器测量，利用获得的数据来判断条件。满足预设条件后，LED灯按要求呼吸闪烁(有些朋友可能会，但我觉得PWM呼吸效果不起作用。故应该采用）。
STM32F103ZET6；MPU6050；LED
一、MPU6050简介
MPU6050 是 InvenSense 该公司推出了世界上第一家集成公司 6 轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了安装空间。
MPU6050 内部整合了 ，还有一个，可用于连接外部磁力传感器，并使用自己的数字运动处理器（DMP: Digital Motion Processor）硬件加速引擎，，完全输出到应用端 9 轴融合计算数据。 DMP，我们可以用 InvenSense 公司提供的运动处理数据库实现姿态解决非常方便，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，大大降低了开发难度。
① 以数字形式旋转矩阵，四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)整合计算数据（） ② 具有 131 LSBs/°/sec 敏感性和全格感 ③ 集成可程序控制， ④ 移除加速器与陀螺仪轴之间的敏感性，减少设置和传感器漂移的影响 ⑤ ⑥ 内部施工运行时间偏差和磁力传感器校正计算技术，消除了客户需要额外校正的需求 ⑦ ⑧ 带数字输入同步引脚(Sync pin)支持视频电子影相稳定技术 GPS ⑨ 中断程序控制(interrupt)，支持姿势识别、摇晃、放大和缩小图片、滚动、快速下降和中断high-G 中断、零动作感应、触摸感应、摇动感应功能 ⑩ VDD 供电电压为 ? 陀螺仪工作电流：5mA，陀螺仪待机电流：5uA；加速器工作电流：500uA，加速器省电模式电流：40uA@10Hz ? ? 高达 400Khz 的 ? 超小包装尺寸：4x4x0.9mm（QFN）
MPU6050 传感器的如图所示：
MPU6050 的如图所示：
其中，SCL 和 SDA 是连接 MCU 的 IIC 接口，MCU 通过这个 IIC 接口来控制 MPU6050，还有一个 IIC 接口：AUX_CL 和 AUX_DA，该接口可用于连接外部设备，。 是从 IIC 接口（接 MCU）的，该引脚控制 IIC 地址地址。如果连接。 GND，则 MPU6050 的 IIC 地址是：，如果接 ，则是 ，注:这里的地址不包括数据传输的最低位(最低位用于读写)！
接下来，让我们介绍一下使用 STM32F1 读取 MPU6050 加速度和角度传感器数据(非中断方式)需要哪些初始化步骤:
；
该部分主要在MPU6050.C文件中有详细解释与编写过程，MPU6050主要采用
：
我们可以读出 MPU6050 的的原始数据。不过这些原始数据，对想搞四轴之类的初学者来说，用处不大，我们期望得到的是，也就是。有了这三个角，我们就可以得到当前四轴的姿态，这才是我们想要的结果。（由于本项目比较简单并不需要欧拉角作为减速的判定依据，所以这里不过多介绍，代码中也没有使用到。为了满足读者各种需求，开源的代码中会放置DMP的可移植程序供大家参考）
笔者前文有介绍，很多老师亦或是学生会习惯性直接使用PWM调节LED灯达到呼吸效果，来作为车辆减速灯的效果。但是，笔者认为PWM呼吸灯。这里给大家介绍一种模拟PWM呼吸的闪烁警示灯。这种闪烁警示灯的编程原理有点类似于，中也很常见类似的编程效果。
总所周知，PWM调节时利用占空比去，通过与设定的阈值比较后重装载来实现的效果。而这里则是利用delay延迟的us秒数去亮灭LED灯来实现该功能。
其中，HAL库只提供了的。所以这里需要自己去使用定时器TIM去编写一个的延迟函数。
该方法思路是将定时器设置为，定时器计一个数就是1us，实现如下：
#define DLY_TIM_Handle (&htim4)
void delay_us(uint16_t nus)
{
__HAL_TIM_SET_COUNTER(DLY_TIM_Handle, 0);
__HAL_TIM_ENABLE(DLY_TIM_Handle);
while (__HAL_TIM_GET_COUNTER(DLY_TIM_Handle) < nus)
{
}
__HAL_TIM_DISABLE(DLY_TIM_Handle);
}实现的代码函数：breathing_led()函数
void breathing_led()
{
if(flag == 0)
{
for(i = 0 ; i <= 10 ; i++){
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,0);
HAL_Delay(t);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,1);
HAL_Delay(41-t);
}
t++;
if(t == 40) flag = 1;
}
if(flag == 1)
{
for(i = 0 ; i <= 10 ; i++){
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,0);
HAL_Delay(t);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,1);
HAL_Delay(41-t);
}
t--;
if(t == 1) flag = 0;
}
}三、CubexMX配置
（）
（）
3、GPIO设置PE5（LED灯的引脚）
为了方便大家对的理解，这里利用较为简单常用的串口通讯对MPU6050输出的进行打印。当然这里大家也可以使用进行显示数据。
四、代码
4.1 MPU6050驱动
#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H
//#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "stm32f1xx_hal.h" 用什么系列就是什么
//#define MPU_ACCEL_OFFS_REG 0X06 //accel_offs寄存器,可读取版本号,寄存器手册未提到
//#define MPU_PROD_ID_REG 0X0C //prod id寄存器,在寄存器手册未提到
#define MPU_SELF_TESTX_REG 0X0D //自检寄存器X
#define MPU_SELF_TESTY_REG 0X0E //自检寄存器Y
#define MPU_SELF_TESTZ_REG 0X0F //自检寄存器Z
#define MPU_SELF_TESTA_REG 0X10 //自检寄存器A
#define MPU_SAMPLE_RATE_REG 0X19 //采样频率分频器
#define MPU_CFG_REG 0X1A //配置寄存器
#define MPU_GYRO_CFG_REG 0X1B //陀螺仪配置寄存器
#define MPU_ACCEL_CFG_REG 0X1C //加速度计配置寄存器
#define MPU_MOTION_DET_REG 0X1F //运动检测阀值设置寄存器
#define MPU_FIFO_EN_REG 0X23 //FIFO使能寄存器
#define MPU_I2CMST_CTRL_REG 0X24 //IIC主机控制寄存器
#define MPU_I2CSLV0_ADDR_REG 0X25 //IIC从机0器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_REG 0X26 //IIC从机0数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_CTRL_REG 0X27 //IIC从机0控制寄存器
#define MPU_I2CSLV1_ADDR_REG 0X28 //IIC从机1器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_REG 0X29 //IIC从机1数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_CTRL_REG 0X2A //IIC从机1控制寄存器
#define MPU_I2CSLV2_ADDR_REG 0X2B //IIC从机2器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_REG 0X2C //IIC从机2数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_CTRL_REG 0X2D //IIC从机2控制寄存器
#define MPU_I2CSLV3_ADDR_REG 0X2E //IIC从机3器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_REG 0X2F //IIC从机3数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_CTRL_REG 0X30 //IIC从机3控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_ADDR_REG 0X31 //IIC从机4器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_REG 0X32 //IIC从机4数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DO_REG 0X33 //IIC从机4写数据寄存器
#define MPU_I2CSLV4_CTRL_REG 0X34 //IIC从机4控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DI_REG 0X35 //IIC从机4读数据寄存器
#define MPU_I2CMST_STA_REG 0X36 //IIC主机状态寄存器
#define MPU_INTBP_CFG_REG 0X37 //中断/旁路设置寄存器
#define MPU_INT_EN_REG 0X38 //中断使能寄存器
#define MPU_INT_STA_REG 0X3A //中断状态寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTH_REG 0X3B //加速度值,X轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTL_REG 0X3C //加速度值,X轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTH_REG 0X3D //加速度值,Y轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTL_REG 0X3E //加速度值,Y轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG 0X3F //加速度值,Z轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG 0X40 //加速度值,Z轴低8位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTH_REG 0X41 //温度值高八位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTL_REG 0X42 //温度值低8位寄存器
#define MPU_GYRO_XOUTH_REG 0X43 //陀螺仪值,X轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_XOUTL_REG 0X44 //陀螺仪值,X轴低8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTH_REG 0X45 //陀螺仪值,Y轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_YOUTL_REG 0X46 //陀螺仪值,Y轴低8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTH_REG 0X47 //陀螺仪值,Z轴高8位寄存器
#define MPU_GYRO_ZOUTL_REG 0X48 //陀螺仪值,Z轴低8位寄存器
#define MPU_I2CSLV0_DO_REG 0X63 //IIC从机0数据寄存器
#define MPU_I2CSLV1_DO_REG 0X64 //IIC从机1数据寄存器
#define MPU_I2CSLV2_DO_REG 0X65 //IIC从机2数据寄存器
#define MPU_I2CSLV3_DO_REG 0X66 //IIC从机3数据寄存器
#define MPU_I2CMST_DELAY_REG 0X67 //IIC主机延时管理寄存器
#define MPU_SIGPATH_RST_REG 0X68 //信号通道复位寄存器
#define MPU_MDETECT_CTRL_REG 0X69 //运动检测控制寄存器
#define MPU_USER_CTRL_REG 0X6A //用户控制寄存器
#define MPU_PWR_MGMT1_REG 0X6B //电源管理寄存器1
#define MPU_PWR_MGMT2_REG 0X6C //电源管理寄存器2
#define MPU_FIFO_CNTH_REG 0X72 //FIFO计数寄存器高八位
#define MPU_FIFO_CNTL_REG 0X73 //FIFO计数寄存器低八位
#define MPU_FIFO_RW_REG 0X74 //FIFO读写寄存器
#define MPU_DEVICE_ID_REG 0X75 //器件ID寄存器,who am i寄存器
//如果AD0脚(9脚)接地,IIC地址为0X68(不包含最低位).
//如果接V3.3,则IIC地址为0X69(不包含最低位).
#define MPU_ADDR 0X68
//因为MPU6050的AD0接GND,所以则读写地址分别为0XD1和0XD0
// (如果AD0接VCC,则读写地址分别为0XD3和0XD2)
#define MPU_READ 0XD1
#define MPU_WRITE 0XD0
uint8_t MPU_Init(void); //初始化MPU6050
uint8_t MPU_Write_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf); //IIC连续写
uint8_t MPU_Read_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf); //IIC连续读
uint8_t MPU_Write_Byte(uint8_t reg,uint8_t data); //IIC写一个字节
uint8_t MPU_Read_Byte(uint8_t reg); //IIC读一个字节
uint8_t MPU_Set_Gyro_Fsr(uint8_t fsr);
uint8_t MPU_Set_Accel_Fsr(uint8_t fsr);
uint8_t MPU_Set_LPF(uint16_t lpf);
uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate);
uint8_t MPU_Set_Fifo(uint8_t sens);
float MPU_Get_Temperature(void);
uint8_t MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz);
uint8_t MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az);
#endif
#include "mpu6050.h"
#include "stdio.h"
//初始化MPU6050
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Init(void)
{
uint8_t res;
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
HAL_I2C_Init(&hi2c1);
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80); //复位MPU6050
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00); //唤醒MPU6050
MPU_Set_Gyro_Fsr(3); //陀螺仪传感器,±2000dps
MPU_Set_Accel_Fsr(0); //加速度传感器,±2g
MPU_Set_Rate(50); //设置采样率50Hz
MPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00); //关闭所有中断
MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00); //I2C主模式关闭
MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00); //关闭FIFO
MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80); //INT引脚低电平有效
res=MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
printf("\r\nMPU6050:0x%2x\r\n",res);
if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确
{
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01); //设置CLKSEL,PLL X轴为参考
MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00); //加速度与陀螺仪都工作
MPU_Set_Rate(50); //设置采样率为50Hz
}else
return 1;
return 0;
}
//设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围
//fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_Gyro_Fsr(uint8_t fsr)
{
return MPU_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围
}
//设置MPU6050加速度传感器满量程范围
//fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_Accel_Fsr(uint8_t fsr)
{
return MPU_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围
}
//设置MPU6050的数字低通滤波器
//lpf:数字低通滤波频率(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_LPF(uint16_t lpf)
{
uint8_t data=0;
if(lpf>=188)data=1;
else if(lpf>=98)data=2;
else if(lpf>=42)data=3;
else if(lpf>=20)data=4;
else if(lpf>=10)data=5;
else data=6;
return MPU_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器
}
//设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)
//rate:4~1000(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
uint8_t MPU_Set_Rate(uint16_t rate)
{
uint8_t data;
if(rate>1000)rate=1000;
if(rate<4)rate=4;
data=1000/rate-1;
data=MPU_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data); //设置数字低通滤波器
return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半
}
//得到温度值
//返回值:温度值(扩大了100倍)
float MPU_Get_Temperature(void)
{
unsigned char buf[2];
short raw;
float temp;
MPU_Read_Len(MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf);
raw=(buf[0]<<8)| buf[1];
temp=(36.53+((double)raw)/340)*100;
// temp = (long)((35 + (raw / 340)) * 65536L);
return temp/100.0f;
}
//得到陀螺仪值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
{
uint8_t buf[6],res;
res=MPU_Read_Len(MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);
if(res==0)
{
*gx=((uint16_t)buf[0]<<8)|buf[1];
*gy=((uint16_t)buf[2]<<8)|buf[3];
*gz=((uint16_t)buf[4]<<8)|buf[5];
}
return res;
}
//得到加速度值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
{
uint8_t buf[6],res;
res=MPU_Read_Len(MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);
if(res==0)
{
*ax=((uint16_t)buf[0]<<8)|buf[1];
*ay=((uint16_t)buf[2]<<8)|buf[3];
*az=((uint16_t)buf[4]<<8)|buf[5];
}
return res;;
}
//IIC连续写
uint8_t MPU_Write_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_WRITE, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, len, 0xfff);
HAL_Delay(100);
return 0;
}
//IIC连续读
//addr:器件地址
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Read_Len(uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU_READ, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, len, 0xfff);
HAL_Delay(100);
return 0;
}
//IIC写一个字节
//reg:寄存器地址
//data:数据
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
uint8_t MPU_Write_Byte(uint8_t reg,uint8_t data)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
unsigned char W_Data=0;
W_Data = data;
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MPU_WRITE, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &W_Data, 1, 0xfff);
HAL_Delay(100);
return 0;
}
//IIC读一个字节
//reg:寄存器地址
//返回值:读到的数据
uint8_t MPU_Read_Byte(uint8_t reg)
{
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
unsigned char R_Data=0;
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MPU_READ, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &R_Data, 1, 0xfff);
HAL_Delay(100);
return R_Data;
}4.2 模拟PWM的闪烁警示灯
1、breath.h代码
#ifndef __BREATH_H
#define __BREATH_H
void breathing_led();
void unled();
void delay_us(int nus);
#endif2、breath.c代码
#include "breath.h"
#include "stdio.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "gpio.h"
#include "tim.h"
#define DLY_TIM_Handle (&htim5)
unsigned int t,i;
unsigned char flag = 0;
//定时TIM5变us延迟函数
void delay_us(int nus)
{
__HAL_TIM_SET_COUNTER(DLY_TIM_Handle, 0);
__HAL_TIM_ENABLE(DLY_TIM_Handle);
while (__HAL_TIM_GET_COUNTER(DLY_TIM_Handle) < nus)
{
}
__HAL_TIM_DISABLE(DLY_TIM_Handle);
}
///模拟PwM的呼吸闪烁警示灯
void breathing_led()
{
if(flag == 0)
{
for(i = 0 ; i <= 10 ; i++){
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,0);
HAL_Delay(t);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,1);
HAL_Delay(41-t);
}
t++;
if(t == 40) flag = 1;
}
if(flag == 1)
{
for(i = 0 ; i <= 10 ; i++){
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,0);
HAL_Delay(t);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,1);
HAL_Delay(41-t);
}
t--;
if(t == 1) flag = 0;
}
}
//非刹车状态下的LED灯
void unled()
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,1);
}
4.3 UART串口通讯
usart.c代码的printf重写
/* USER CODE BEGIN 0 */
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
/* USER CODE END 0 */
4.4 主函数mian
部分添加代码：
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "mpu6050.h"
#include "stdio.h"
#include "breath.h"
/* USER CODE END Includes */
/* USER CODE BEGIN PV */
short x;
short y;
short z;
short ax;
short ay;
short az;
/* USER CODE END PV */
/* USER CODE BEGIN 2 */
MPU_Init();
/* USER CODE END 2 */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
MPU_Get_Gyroscope(&x,&y,&z);
MPU_Get_Accelerometer(&ax,&ay,&az);
// HAL_Delay(100);
if(az>500)
{
breathing_led();
}
if(az<500 && 0<az)
{
unled();
}
printf("\r\nx=%d,y=%d,z=%d",x,y,z);
printf("\r\nax=%d,ay=%d,az=%d",ax,ay,az);
}
/* USER CODE END 3 */五、实验效果
5.1 串口通讯
5.2 减速灯视频
MPU6050减速灯视频
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