目录 1 DMP 官方库介绍1.1 DMP与MPL(Motion Processing Libraries)功能1.2 运行MPL的硬件要求1.3 Motion Driver 6.12 的架构1.3.1 MD6.12 驱动层（Driver Layer）1.3.2 MPL Library1.3.3 eMPL-HAL 2 ESP32 DMP移植过程记录2.1 inv_mpu.c2.1.1 修改预处理部分2.1.2 修改数据定义部分2.1.3 修改函数部分 2.2 inv_mpu_dmp_motion_driver.c2.2.1 修改预处理部分2.2.2 函数修改 2.3 功能函数封装2.3.1 预处理部分2.3.2 数据定义部分2.3.2 函数部分 3 测试工程开发4 MPU6050 测试上位机开发5 源文件获取

先上运行效果：

1 DMP 官方库介绍

Motion Driver是传感器驱动层的嵌入式软件堆栈，可轻松配置和利用Invense运动跟踪解决方案的许多功能。支持的运动设备为MPU6050/MPU6500/MPU9150/MPU9250。硬件和板载数字运动处理器（DMP）的许多功能都封装在模块化API中，可供使用和参考。

1.1 DMP与MPL(Motion Processing Libraries)功能 DMP： DMP是一种快速、低功耗、可编程的嵌入式轻量级微处理器。它的设计目的是从MCU中释放传感器融合和手势识别等功能，以节省系统的整体功耗。

DMP有很多功能，并且可以在运行过程中动态配置。除计步器外，所有DMP数据均输出至FIFO。DMP还可以编程，通过手势或数据准备就绪生成中断。

DMP的功能：

3轴低功耗四元数：仅陀螺仪6轴低功耗四元数：陀螺仪和加速度计方向手势识别点击手势识别计步器手势识别DMP中断

Motion Driver 6.12 的功能：

DMP 功能 3/6 轴低功耗四元数点击、方向和计步器手势识别 MPL 算法 运行中陀螺校准运行中陀螺温度补偿运行中罗盘校正运行中磁干扰抑制3/6/9轴传感器融合 硬件功能 校准自检保存和加载传感器状态低功耗加速模式低功耗运动中断模式寄存器转储 1.2 运行MPL的硬件要求

运行 Motion Driver 6.12 的 MCU 的硬件要求

Flash和RAM 16位MCU：128k Flash , 128k RAM32位MCU：68k Flash, 10k RAM Long Long 数据格式的支持中断采样率 传感器融合需要来自MCU的大量计算能力。这会影响每个样本的处理量，并限制采样率。需要确保每帧数据能及时处理。 1.3 Motion Driver 6.12 的架构

1.3.1 MD6.12 驱动层（Driver Layer）

MD6.12 驱动层（Driver Layer）包含的文件：

inv_mpu 底层驱动，包含I2C读写、时钟、日志打印等功能，这也是我们移植的时候需要适配平台的部分。inv_mpu_dmp_motion_driver 包含dmp映像的驱动程序以及加载和配置dmp的API。dmpKey.h 包含DMP特性的DMP内存位置的定义dmpmap.h 包含DMP内存位置的定义

我们在移植的时候，需要基于自己的平台提供下面的API给MD6.12使用：

#define i2c_write msp430_i2c_write#define i2c_read msp430_i2c_read#define delay_ms msp430_delay_ms#define get_ms msp430_get_clock_ms#define log_i MPL_LOGI#define log_e MPL_LOGE *以上是msp430平台的函数定义，我们改成自己的名字就行，这里我命名为 #define i2c_write esp32_i2c_write #define i2c_read esp32_i2c_read #define delay_ms esp32_delay_ms #define get_ms esp32_get_clock_ms

i2c_write/i2c_read: 需要输入以下4个参数：

unsigned char slave_addr：器件地址unsigned char reg_addr：寄存器地址unsigned char length：数据长度unsigned char *data：数据buffer

对于I2C读写函数，ESP32 IDF平台调用官方的 i2c 基本读写命令即可：

int esp32_i2c_write(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr, unsigned char length, unsigned char const *data) { i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create(); i2c_master_start(cmd); i2c_master_write_byte(cmd, (slave_addr << 1) | WRITE_BIT, ACK_CHECK_EN); i2c_master_write_byte(cmd, reg_addr, ACK_CHECK_EN); i2c_master_write(cmd, data, length, ACK_CHECK_EN); i2c_master_stop(cmd); esp_err_t ret = i2c_master_cmd_begin(0, cmd, 1000 / portTICK_RATE_MS); i2c_cmd_link_delete(cmd); // printf("esp32_i2c_write\n"); return ret; } int esp32_i2c_read(unsigned char slave_addr, unsigned char reg_addr, unsigned char length, unsigned char *data) { if (length == 0) { return ESP_OK; } i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create(); i2c_master_start(cmd); i2c_master_write_byte(cmd, (slave_addr << 1) | WRITE_BIT, ACK_CHECK_EN); i2c_master_write_byte(cmd, reg_addr, ACK_CHECK_EN); i2c_master_start(cmd); i2c_master_write_byte(cmd, (slave_addr << 1) | READ_BIT, ACK_CHECK_EN); if (length > 1) { i2c_master_read(cmd, data, length - 1, ACK_VAL); } i2c_master_read_byte(cmd, data + length - 1, NACK_VAL); i2c_master_stop(cmd); esp_err_t ret = i2c_master_cmd_begin(0, cmd, 1000 / portTICK_RATE_MS); i2c_cmd_link_delete(cmd); return ret; }

delay_ms：延时ms 延时也采用官方的延时函数：

int esp32_delay_ms(unsigned long num_ms) { vTaskDelay(num_ms / portTICK_RATE_MS); return 0; }

get_ms：获取时间

int esp32_get_clock_ms(unsigned long *count) { *count = (unsigned long)esp_timer_get_time(); return 0; }

log_i/log_e: 打印信息和错误 直接用printf就行。就不区分信息还是错误了。

#define log_i printf #define log_e printf 1.3.2 MPL Library

MPL库是专有Invense运动应用程序算法的核心，由Mllite和MPL目录组成。MPL不需要移植。您可能需要包含特定于系统的头文件，以支持mllite包中的memcpy、memset等函数调用。

1.3.3 eMPL-HAL

包含从MPL库获取各种数据的API。

2 ESP32 DMP移植过程记录

移植的过程我是参考小马哥STM32课程系列直播-第十一讲（MPU6050 官方DMP库的移植），小马哥是移植MPL到STM32，因为基本的过程是差不多的，只是一些细节略有差异，现在将移植的过程记录如下：

2.1 inv_mpu.c 2.1.1 修改预处理部分

1 首先需要选择器件 因为这个驱动是支持多种MCU(MSP430、UC3L0) 和 MPU(MPU9150、MPU6050、MPU9250等) 的，所以文件中有很多条件编译。我们需要选择在某一个器件的基础上进行移植。 在“ inv_mpu.h ”添加宏定义即可： c #define MOTION_DRIVER_TARGET_MSP430 #define MPU6050 2 将msp430相关的头文件注释掉，由于IDF平台是在make时会自己索引平台驱动，所以这里我们只需要注释掉就行。

// #include "msp430.h" // #include "msp430_i2c.h" // #include "msp430_clock.h" // #include "msp430_interrupt.h" ··· 首先修改上述基于平台的功能函数宏定义,改为 ```c #include "empl_driver.h" #define i2c_write esp32_i2c_write #define i2c_read esp32_i2c_read #define delay_ms esp32_delay_ms #define get_ms esp32_get_clock_ms

我的处理是将上诉函数全部打包在一个名为 empl_driver.c 的文件中，在 inv_mpu.c 包含 empl_driver.h 即可。具体的函数实现见 1.3.1 MD6.12 驱动层（Driver Layer）。

2.1.2 修改数据定义部分

将 结构体 gyro_reg_s 的 accel_cfg2 、 lp_accel_odr 与 accel_intel成员注释掉。

2.1.3 修改函数部分

mpu_init mpu初始化函数: struct int_param_s *int_param是用于中断API的平台特定参数。为了简化可以不传入此参数，所以需要将函数定义改为：

int mpu_init(void);

同时返回此参数的部分需要注释掉

// if (int_param) // reg_int_cb(int_param); 2.2 inv_mpu_dmp_motion_driver.c 2.2.1 修改预处理部分

1 选择器件 相同的，在 inv_mpu_dmp_motion_driver.h 中加上宏定义：

#define MOTION_DRIVER_TARGET_MSP430

2 与 inv_mpu.c 的移植一样，需要注释掉与 MSP430 相关的头文件包含。

// #include "msp430.h" // #include "msp430_clock.h"

并将相关的功能函数改成 ESP32 平台的

#define delay_ms esp32_delay_ms #define get_ms esp32_get_clock_ms #define log_i printf #define log_e printf

记得加上我们的库函数文件包含：

#include "empl_driver.h" 2.2.2 函数修改

需要注释掉其中一个空载函数 __no_operation();

2.3 功能函数封装

为了方便的使用，将MD5.1.3版本下的 simple_apps\msp430\motion_driver_test.c 相关功能函数封装一下。 这一部分与小马哥的视频基本上一致，只在头文件与宏定义上需要根据自己的平台修改。 修改后将名字改为 mpu_dmp_driver.c 并添加对应的头文件 mpu_dmp_driver.h 方便后续包含使用。

2.3.1 预处理部分

同样注释掉之前与平台相关的头文件，包含ESP32平台头文件

#include <math.h> // #include "USB_eMPL/descriptors.h" // #include "USB_API/USB_Common/device.h" // #include "USB_API/USB_Common/types.h" // #include "USB_API/USB_Common/usb.h" // #include "F5xx_F6xx_Core_Lib/HAL_UCS.h" // #include "F5xx_F6xx_Core_Lib/HAL_PMM.h" // #include "F5xx_F6xx_Core_Lib/HAL_FLASH.h" // #include "USB_API/USB_CDC_API/UsbCdc.h" // #include "usbConstructs.h" // #include "msp430.h" // #include "msp430_clock.h" // #include "msp430_i2c.h" // #include "msp430_interrupt.h" #include "esp_system.h" #include "mpu_dmp_driver.h" #include "empl_driver.h"

math 用于姿态角的计算。

值得注意的是，MPU6050数据率在DEFAULT_MPU_HZ宏定义中设置：

#define DEFAULT_MPU_HZ (100) // 设置MPU6050的输出数据率为100Hz 2.3.2 数据定义部分

官方示例程序是有与之对应的上位机的，是有Python实现，基于pygame。不过我跑了一下跑不通，因为我的Python水平很差，所以也懒得去研究，自己写了一个简单的显示姿态的上位机用于测试。比研究别人的实现更省时间。

motion_driver_test.c中很大一部分代码用于与上位机通信，我们直接将相关的部分注释掉就行。在数据定义部分，需要注释的有：

// 通信数据包定义 // enum packet_type_e { // PACKET_TYPE_ACCEL, // PACKET_TYPE_GYRO, // PACKET_TYPE_QUAT, // PACKET_TYPE_TAP, // PACKET_TYPE_ANDROID_ORIENT, // PACKET_TYPE_PEDO, // PACKET_TYPE_MISC // }; 2.3.2 函数部分

1 删 注释掉与通信相关的函数：

// 发包函数 // void send_packet(char packet_type, void *data) // 收包函数 // static void handle_input(void)

用不到的函数：

// 开关传感器 // static void setup_gyro(void) // 手势回调函数 // static void tap_cb(unsigned char direction, unsigned char count) // static void android_orient_cb(unsigned char orientation) // MSP430 平台初始化 // static inline void platform_init(void) // app 主函数 // void main(void)

2 改 重写复位函数：

// static inline void msp430_reset(void) // { // PMMCTL0 |= PMMSWPOR; // } // 重启系统 void system_reset(void) { esp_restart(); }

dmp初始化函数 mpu_dmp_init： 在其中加入对应 I2C 初始化函数 mpu_init_i2c，并注释掉 MSP430 初始化的部分。 给每个函数执行结果增加错误检测，方便调试知道初始化执行到哪一步，因为 ESP32 不能在线调试。

3 增 加上 mpu_init_i2c 函数 用于初始化 MPU 使用的 I2C 接口。

uint8_t mpu_init_i2c(void) { esp_err_t esp_err; i2c_config_t conf = { .mode = I2C_MODE_MASTER, .sda_io_num = MPU_I2C_SDA, // select GPIO specific to your project .sda_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE, .scl_io_num = MPU_I2C_SCL, // select GPIO specific to your project .scl_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE, .master.clk_speed = 200000, // select frequency specific to your project // .clk_flags = 0, /*!< Optional, you can use I2C_SCLK_SRC_FLAG_* flags to choose i2c source clock here. */ }; esp_err = i2c_param_config(0, &conf); printf("i2c_param_config: %d \n", esp_err); esp_err = i2c_driver_install(0, I2C_MODE_MASTER, 0, 0, 0); printf("i2c_driver_install: %d \n", esp_err); return esp_err; }

自检函数，因为我们只用了6轴，所以自检的结果是0x3 而不是 0x7。

加上姿态角的计算部分： 这部分套用公式：

if (sensors & INV_WXYZ_QUAT) { q0 = quat[0] / q30; q1 = quat[1] / q30; q2 = quat[2] / q30; q3 = quat[3] / q30; pitch = asin(-2 * q1 * q3 + 2 * q0 * q2) * 57.3; roll = atan2(2 * q2 * q3 + 2 * q0 * q1, -2 * q1 * q1 - 2 * q2 * q2 + 1)*57.3; yaw = atan2(2 * (q1 * q2 + q0 * q3), q0 * q0 + q1 * q1 - q2 * q2 -q3 * q3)*57.3; // printf("pitch: %f\t", pitch); // printf("roll: %f\t", roll); // printf("yaw: %f\n", yaw); }

< 20220316补充 >

3 测试工程开发

值得注意的是 DMP 是通过中断通知 MPU 姿态角数据准备好了，所以需要将 MPU6050 模块的 INT 引脚接到 ESP32 的GPIO上，比如我这边将 INT 引脚接到 GPIO4。

主函数为：

void app_main(void) { oled_init(); mpu_dmp_init(); gpio_init(); gpio_evt_queue = xQueueCreate(10, sizeof(uint32_t)); xTaskCreate(gpio_task, "gpio_task", 2048, NULL, 10, NULL); gpio_install_isr_service(0); gpio_isr_handler_add(GPIO_MPU_INTR, gpio_intr_handle, (void*) GPIO_MPU_INTR); }

基本的处理流程为：

初始化OLED初始化 MPU6050 DMP初始化GPIO新建一个 queue 用于在 GPIO 中断与 gpio_task 任务之间发送消息。其中 gpio_task 任务完成姿态数据的获取。 4 MPU6050 测试上位机开发

基于PyQt5 和 OpenGL 写了一个简单的MPU6050测试用的上位机，主要的需求：

姿态显示 3维模型显示姿态角数据显示 串口通信通用性

结合上面的需求，我设计的程序框架设计为：

采用PyQt5实现窗口界面。采用串口通信。OpenGL 绘制模型实时显示姿态。采用正则进行数据解析，以满足通用性。 这里详细说明一下，我在库文件输出姿态角的格式为：printf("pitch:%f,roll:%f,yaw:%f\n",pitch, roll, yaw);，所以我在上位机中分别直接去匹配关键词pitch:、roll:和yaw:后面的数据来获得姿态角，这样就不需要额外再定通信协议了。

UI：

使用：

5 源文件获取

文件夹包含了:

0 官方库文件 MD5.1.3 与 MD6.12 两个版本的官方库文件。1 ESP32 IDF 平台MPU DMP驱动文件 移植好的ESP32 IDF 平台MPU DMP驱动文件。2 测试工程 已经测试后的测试工程。3 上位机源码与exe 及上位机的源码和打包发布了的应用程序 mpu_display.exe。 上面的移植过程记录的很清楚了，推荐自己移植试试，挺有意思的。如果需要下载移植好的驱动和上位机源码的欢迎￥1.99下载支持 😃 （CSDN最低1.99 😭）。 源码链接：https://download.csdn.net/download/lum250/84967686

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