MPU6050中文資料與應(yīng)用詳解下載

ID:35915 · 發(fā)表于 2018-8-29 15:56

MPU-6000為全球首例整合性6軸運(yùn)動(dòng)處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時(shí)之軸間差的問(wèn)題，減少了大量的包裝空間。MPU-6000整合了3軸陀螺儀、3軸加速器，并含可藉由第二個(gè)I2C端口連接其他廠牌之加速器、磁力傳感器、或其他傳感器的數(shù)位運(yùn)動(dòng)處理(DMP: Digital Motion Processor)硬件加速引擎，由主要I2C端口以單一數(shù)據(jù)流的形式，向應(yīng)用端輸出完整的9軸融合演算技術(shù)

InvenSense的運(yùn)動(dòng)處理資料庫(kù)，可處理運(yùn)動(dòng)感測(cè)的復(fù)雜數(shù)據(jù)，降低了運(yùn)動(dòng)處理運(yùn)算對(duì)操作系統(tǒng)的負(fù)荷，并為應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供架構(gòu)化的API。
MPU-6000的角速度全格感測(cè)范圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec (dps)，可準(zhǔn)確追緃快速與慢速動(dòng)作，并且，用戶可程式控制的加速器全格感測(cè)范圍為±2g、±4g±8g與±16g。產(chǎn)品傳輸可透過(guò)最高至400kHz的I2C或最高達(dá)20MHz的SPI。
MPU-6000可在不同電壓下工作，VDD供電電壓介為2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，邏輯接口VVDIO供電為1.8V± 5%。MPU-6000的包裝尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在業(yè)界是革命性的尺寸。其他的特征包含內(nèi)建的溫度感測(cè)器、包含在運(yùn)作環(huán)境中僅有±1%變動(dòng)的振蕩器。
應(yīng)用
• 運(yùn)動(dòng)感測(cè)游戲
• 現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)
• 電子穩(wěn)像 (EIS: Electronic Image Stabilization)
• 光學(xué)穩(wěn)像(OIS: Optical Image Stabilization)
• 行人導(dǎo)航器
• “零觸控”手勢(shì)用戶接口
• 姿勢(shì)快捷方式
• 認(rèn)證

市場(chǎng)
• 智能型手機(jī)
• 平板裝置設(shè)備
• 手持型游戲產(chǎn)品
• ?蝸坊?
• 3D遙控器
• 可攜式導(dǎo)航設(shè)備
特征
• 以數(shù)字輸出6軸或9軸的旋轉(zhuǎn)矩陣、四元數(shù)(quaternion)、歐拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算數(shù)據(jù)。
• 具有131 LSBs/°/sec 敏感度與全格感測(cè)范圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec 的3軸角速度感測(cè)器(陀螺儀)。
• 可程式控制，且程式控制范圍為±2g、±4g、±8g和±16g的3軸加速器。
• 移除加速器與陀螺儀軸間敏感度，降低設(shè)定給予的影響與感測(cè)器的飄移。
• 數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可減少?gòu)?fù)雜的融合演算數(shù)據(jù)、感測(cè)器同步化、姿勢(shì)感應(yīng)等的負(fù)荷。
• 運(yùn)動(dòng)處理數(shù)據(jù)庫(kù)支持Android、Linux與Windows
• 內(nèi)建之運(yùn)作時(shí)間偏差與磁力感測(cè)器校正演算技術(shù)，免除了客戶須另外進(jìn)行校正的需求。
• 以數(shù)位輸出的溫度傳感器
• 以數(shù)位輸入的同步引腳(Sync pin)支援視頻電子影相穩(wěn)定技術(shù)與GPS
• 可程式控制的中斷(interrupt)支援姿勢(shì)識(shí)別、搖攝、畫(huà)面放大縮小、滾動(dòng)、快速下降中斷、high-G中斷、零動(dòng)作感應(yīng)、觸擊感應(yīng)、搖動(dòng)感應(yīng)功能。
• VDD供電電壓為2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO為1.8V± 5%
• 陀螺儀運(yùn)作電流：5mA，陀螺儀待命電流：5µA；加速器運(yùn)作電流：350µA，加速器省電模式電流： 20µA@10Hz
• 高達(dá)400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主機(jī)接口(serial host interface)
• 內(nèi)建頻率產(chǎn)生器在所有溫度范圍(full temperature range)僅有±1%頻率變化。
• 使用者親自測(cè)試
• 10,000 g 碰撞容忍度
• 為可攜式產(chǎn)品量身訂作的最小最薄包裝 (4x4x0.9mm QFN)
• 符合RoHS及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)
MPU6050工作原理及STM32控制MPU6050
一•簡(jiǎn)介:
1.要想知道MPU6050工作原理，得先了解下面?zhèn)z個(gè)傳感器：
①陀螺儀傳感器：
   陀螺儀的原理就是，一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì)改變的。人們根據(jù)這個(gè)道理，用它來(lái)保持方向。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動(dòng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)。我們騎自行車其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量�，F(xiàn)代陀螺儀可以精確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位的儀器，它在現(xiàn)代航空，航海，航天和國(guó)防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要部分有機(jī)械式的陀螺儀，而機(jī)械式的陀螺儀對(duì)工藝結(jié)構(gòu)的要求很高。70年代提出了現(xiàn)代光纖陀螺儀的基本設(shè)想，到八十年代以后，光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展，激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高，工作可靠。光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機(jī)械式的傳統(tǒng)的陀螺儀，成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。光纖陀螺儀同時(shí)發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外。

②加速度傳感器：
   加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過(guò)程中，通過(guò)對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測(cè)量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見(jiàn)的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。
其實(shí)說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，在mpu6050中我們用陀螺儀傳感器測(cè)角度，用加速度傳感器測(cè)加速度
MPU-60X0 :
   MPU-60X0是全球首例9軸運(yùn)動(dòng)處理傳感器。它集成了3軸MEMS陀螺儀， 3軸MEMS 加速度計(jì)，以及一個(gè)可擴(kuò)展的數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器 DMP（DigitalMotion Processor），可用 I2C 接口連接一個(gè)第三方的數(shù)字傳感器，比如磁力計(jì)。擴(kuò)展之后就可以通過(guò)其 I2C 或 SPI 接口輸出一個(gè) 9 軸的信號(hào)（SPI 接口僅在 MPU-6000 可用）。MPU-60X0 也可以通過(guò)其 I2C 接口連接非慣性的數(shù)字傳感器，比如壓力傳感器。 MPU-60X0 對(duì)陀螺儀和加速度計(jì)分別用了三個(gè) 16 位的 ADC，將其測(cè)量的模擬量轉(zhuǎn)化為可輸出的數(shù)字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運(yùn)動(dòng)，傳感器的測(cè)量范圍都是用戶可控的，陀螺儀可測(cè)范圍為±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度計(jì)可測(cè)范圍為±2，±4， ±8，±16g。一個(gè)片上 1024 字節(jié)的 FIFO，有助于降低系統(tǒng)功耗。和所有設(shè)備寄存器之間的通信采用 400kHz 的 I2C 接口或 1MHz 的 SPI 接口（SPI 僅 MPU-6000 可用）。對(duì)于需要高速傳輸?shù)膽?yīng)用，對(duì)寄存器的讀取和中斷可用 20MHz 的 SPI。另外，片上還內(nèi)嵌了一個(gè)溫度傳感器和在工作環(huán)境下僅有±1%變動(dòng)的振蕩器。芯片尺寸 4×4×0.9mm，采用 QFN 封裝（無(wú)引線方形封裝），可承受最大 10000g 的沖擊，并有可編程的低通濾波器。關(guān)于電源，MPU-60X0 可支持 VDD 范圍 2.5V±5%，3.0V±5%，或 3.3V±5%。另外 MPU-6050 還有一個(gè) VLOGIC 引腳，用來(lái)為 I2C 輸出提供邏輯電平。VLOGIC 電壓可取 1.8±5%或者 VDD。
      數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器（DMP）:
DMP 從陀螺儀、加速度計(jì)以及外接的傳感器接收并處理數(shù)據(jù)，處理結(jié)果可以從 DMP 寄存器讀出，或通過(guò) FIFO 緩沖。DMP 有權(quán)使用 MPU 的一個(gè)外部引腳產(chǎn)生中斷。

二•數(shù)據(jù)傳輸:
1.I2C原理在上一篇博客里有詳細(xì)講解，在這里不再贅述。
如果要寫(xiě) MPU-60X0 寄存器，主設(shè)備除了發(fā)出開(kāi)始標(biāo)志（S）和地址位，還要加一個(gè) R/W 位，0 為寫(xiě)，1 為讀。在第 9 個(gè)時(shí)鐘周期（高電平時(shí)），MPU-60X0 產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)。然后主設(shè)備開(kāi)始傳送寄存器地址（RA），接到應(yīng)答后，開(kāi)始傳送寄存器數(shù)據(jù)，然后仍然要有應(yīng) 答信號(hào)，依次類推。
單字節(jié)寫(xiě)時(shí)序：

多字節(jié)寫(xiě)時(shí)序：

如果要讀取 MPU-60X0 寄存器的值，首先由主設(shè)備產(chǎn)生開(kāi)始信號(hào)（S），然后發(fā)送從設(shè) 備地址位和一個(gè)寫(xiě)數(shù)據(jù)位，然后發(fā)送寄存器地址，才能開(kāi)始讀寄存器。緊接著，收到應(yīng)答信號(hào)后，主設(shè)備再發(fā)一個(gè)開(kāi)始信號(hào)，然后發(fā)送從設(shè)備地址位和一個(gè)讀數(shù)據(jù)位。然后，作為從設(shè) 備的 MPU-60X0 產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)并開(kāi)始發(fā)送寄存器數(shù)據(jù)。通信以主設(shè)備產(chǎn)生的拒絕應(yīng)答信號(hào) （NACK）和結(jié)束標(biāo)志（P）結(jié)束。拒絕應(yīng)答信號(hào)（NACK）產(chǎn)生定義為 SDA 數(shù)據(jù)在第 9 個(gè) 時(shí)鐘周期一直為高。

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