用stm32标准库写一个mpu6050的卡尔曼滤波解算代码

以下是一个简单的基于STM32标准库的MPU6050卡尔曼滤波解算代码示例：

#include "stm32f10x.h"
#include "math.h"

#define PI 3.1415926f

// MPU6050 I2C地址
#define MPU6050_ADDR 0xD0

// MPU6050内部寄存器地址
#define MPU6050_REG_SMPLRT_DIV 0x19
#define MPU6050_REG_CONFIG 0x1A
#define MPU6050_REG_GYRO_CONFIG 0x1B
#define MPU6050_REG_ACCEL_CONFIG 0x1C
#define MPU6050_REG_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define MPU6050_REG_ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define MPU6050_REG_ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define MPU6050_REG_TEMP_OUT_H 0x41
#define MPU6050_REG_GYRO_XOUT_H 0x43
#define MPU6050_REG_GYRO_YOUT_H 0x45
#define MPU6050_REG_GYRO_ZOUT_H 0x47

// 卡尔曼滤波参数
#define Q_ANGLE 0.001
#define Q_GYRO_BIAS 0.003
#define R_ANGLE 0.5

// 时间间隔
#define DT 0.005

// MPU6050原始数据
int16_t accel_x_raw, accel_y_raw, accel_z_raw;
int16_t temp_raw;
int16_t gyro_x_raw, gyro_y_raw, gyro_z_raw;

// 卡尔曼滤波角度
float angle;

// 卡尔曼滤波参数
float Q_angle = Q_ANGLE;
float Q_gyro_bias = Q_GYRO_BIAS;
float R_angle = R_ANGLE;

// 卡尔曼滤波变量
float P[2][2] = {{1, 0}, {0, 1}};
float K[2];
float x[2] = {0, 0};
float rate;

// 初始化I2C
void I2C_Init(void)
{
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;

    // 使能I2C时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);

    // 初始化I2C结构体
    I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000;

    // 应用配置
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStruct);

    // 使能I2C
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}

// 向MPU6050写入一个字节
void MPU6050_WriteByte(uint8_t reg_addr, uint8_t data)
{
    // 发送起始信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

    // 发送设备地址和写入位
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

    // 发送寄存器地址
    I2C_SendData(I2C1, reg_addr);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

    // 发送数据
    I2C_SendData(I2C1, data);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

    // 发送停止信号
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}

// 从MPU6050读取一个字节
uint8_t MPU6050_ReadByte(uint8_t reg_addr)
{
    uint8_t data;

    // 发送起始信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

    // 发送设备地址和写入位
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

    // 发送寄存器地址
    I2C_SendData(I2C1, reg_addr);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

    // 重新启动信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

    // 发送设备地址和读取位
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_ADDR, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));

    // 读取数据
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
    data = I2C_ReceiveData(I2C1);

    // 发送停止信号
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

    return data;
}

// 初始化MPU6050
void MPU6050_Init(void)
{
    // 初始化I2C
    I2C_Init();

    // 重置MPU6050
    MPU6050_WriteByte(0x6B, 0x80);
    while (MPU6050_ReadByte(0x6B) & 0x80);

    // 使能温度传感器和加速度计
    MPU6050_WriteByte(0x6B, 0x00);

    // 配置采样率
    MPU6050_WriteByte(MPU6050_REG_SMPLRT_DIV, 0x07);

    // 配置低通滤波器
    MPU6050_WriteByte(MPU6050_REG_CONFIG, 0x06);

    // 配置陀螺仪量程为2000dps
    MPU6050_WriteByte(MPU6050_REG_GYRO_CONFIG, 0x18);

    // 配置加速度计量程为2g
    MPU6050_WriteByte(MPU6050_REG_ACCEL_CONFIG, 0x00);
}

// 读取MPU6050原始数据
void MPU6050_ReadRawData(void)
{
    uint8_t data[14];

    // 读取14个寄存器
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

    I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

    I2C_SendData(I2C1, MPU6050_REG_ACCEL_XOUT_H);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

    I2C_Send7bitAddress(I2C1, MPU6050_ADDR, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));

    for (int i = 0; i < 13; i++) {
        while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
        data[i] = I2C_ReceiveData(I2C1);
    }

    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
    data[13] = I2C_ReceiveData(I2C1);

    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

    // 解析原始数据
    accel_x_raw = (data[0] << 8) | data[1];
    accel_y_raw = (data[2] << 8) | data[3];
    accel_z_raw = (data[4] << 8) | data[5];
    temp_raw = (data[6] << 8) | data[7];
    gyro_x_raw = (data[8] << 8) | data[9];
    gyro_y_raw = (data[10] << 8) | data[11];
    gyro_z_raw = (data[12] << 8) | data[13];
}

// 卡尔曼滤波角度解算
void Kalman_Filter(void)
{
    // 计算角速度
    rate = gyro_z_raw / 131.0f;

    // 卡尔曼滤波预测
    x[0] += DT * (rate - x[1]);
    P[0][0] += DT * (DT * P[1][1] - P[0][1] - P[1][0] + Q_angle);
    P[0][1] -= DT * P[1][1];
    P[1][0] -= DT * P[1][1];
    P[1][1] += Q_gyro_bias * DT;

    // 计算卡尔曼增益
    K[0] = P[0][0] / (P[0][0] + R_angle);
    K[1] = P[1][0] / (P[0][0] + R_angle);

    // 卡尔曼滤波更新
    angle = x[0] + K[0] * (accel_x_raw / 16384.0f - x[0]);
    x[1] += K[1] * (accel_x_raw / 16384.0f - x[0]);
    P[0][0] -= K[0] * P[0][0];
    P[0][1] -= K[0] * P[0][1];
    P[1][0] -= K[1] * P[0][0];
    P[1][1] -= K[1] * P[0][1];

    // 角度限制在-180度到180度之间
    if (angle > PI) angle -= 2 * PI;
    if (angle < -PI) angle += 2 * PI;
}

int main(void)
{
    // 初始化MPU6050
    MPU6050_Init();

    // 主循环
    while (1) {
        // 读取原始数据
        MPU6050_ReadRawData();

        // 卡尔曼滤波解算角度
        Kalman_Filter();
    }
}

需要注意的是，上面的代码只是一个简单的示例，实际应用中还需要根据具体情况进行优化和调整。