mpu6050寄存器详解文档.docx
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mpu6050寄存器详解文档
详解MPU6050,用STM32读取原始数据,并相互融合算出俯仰角、翻滚角、偏航角
(2014-01-1616:
53:
41)
转载
是什么
MPU6050是一个6轴运动处理组件,包含了3轴加速度和3轴陀螺仪。
MPU-6000为全球首例整合性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,减少了大量的包装空间。
MPU-6000整合了3轴陀螺仪、3轴加速器,并含可藉由第二个I2C端口连接其他厂牌之加速器、磁力传感器、或其他传感器的数位运动处理(DMP:
DigitalMotionProcessor)硬件加速引擎,由主要I2C端口以单一数据流的形式,向应用端输出完整的9轴融合演算技术
InvenSense的运动处理资料库,可处理运动感测的复杂数据,降低了运动处理运算对操作系统的负荷,并为应用开发提供架构化的API。
MPU-6000的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec(dps),可准确追緃快速与慢速动作,并且,用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。
产品传输可透过最高至400kHz的I2C或最高达20MHz的SPI。
MPU-6000可在不同电压下工作,VDD供电电压介为±5%、±5%或±5%,逻辑接口VVDIO供电为±5%。
MPU-6000的包装尺寸(QFN),在业界是革命性的尺寸。
其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。
2.加速度传感器是干嘛用的
总而言这,加速度传感器,其实是力传感器。
用来检查上下左右前后哪几个面都受了多少力(包括重力),然后计算角度。
3.陀螺仪是干嘛用的
简而言之,陀螺仪就是角速度检测仪。
比如,一块板,以X轴为轴心,在一秒钟的时间转到了90度,那么它在X轴上的角速度就是90度/秒 (DPS,角速度单位,DegreePerSecond的缩写°/S,体现了转动的快慢)
分辨率是多少
3轴加速度和3轴陀螺仪分别用了3个16位的ADC,也就是说,加速度有3个16位ADC,其中每个轴使用了一个。
也是说,每个轴输出的数据,是2^16也就是-32768---- +32768。
陀螺仪也是一样。
5.单位换算
上面说的-32768---+32768,那么这个数字到底代表了什么呢比如陀螺仪32768到底是指角速度达到多少度/秒
这个其实是根据MPU6050设置的量程来决定的,量程不一样,32768代表的值就不一样。
MPU6050的量程设置,在MPU6050:
:
initialize()(库)初始化函数中进行了设置:
setFullScaleGyroRange(MPU6050_GYRO_FS_250);
setFullScaleAccelRange(MPU6050_ACCEL_FS_2);
分别设置为,250度/秒,2g
按陀螺仪来说,MPU6050有四个量程可选:
±250,±500,±1000,±2000度/s
比方说,设置了是±250,那么-32768 ----+32768就代表了-250----+250。
此时它的LSB(拉傻B,最低有效位)是131LSB/(度/s)
STM32自带I2C,但一般有两个I2C1(PB6,PB7)和I2C2(PB10,PB11),而且,I2C分为硬件、和模拟。
软件i2c是程序员使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平,模拟i2c协议的时序.
硬件i2c程序员只要调用i2c的控制函数即可,不用直接的去控制SCL,SDA高低电平的输出
本模块采用的是IIC通信方式,所以我们只需要连接四跟线就可以完成电路的连接,简单方便!
原始数据有:
AX、AY、AZ GX、GY、GZ
简单的算法之后可以得到Roll,pitch,yaw
参考MPU-6050数据手册
引脚说明:
VDD供电电压为±5%、±5%、±5%;VDDIO为±5%
内建振荡器在工作温度范围内仅有±1%频率变化。
可选外部时钟输入或
找出几个重要的寄存器:
1)Register25–SampleRateDivider (SMPRT_DIV)
1)SMPLRT_DIV 8位无符号值,通过该值将陀螺仪输出分频,得到采样频率
该寄存器指定陀螺仪输出率的分频,用来产生MPU-60X0的采样率。
传感器寄存器的输出、FIFO输出、DMP采样和运动检测的都是基于该采样率。
采样率的计算公式
采样率= 陀螺仪的输出率/(1+SMPLRT_DIV)
当数字低通滤波器没有使能的时候,陀螺仪的输出平路等于8KHZ,反之等于1KHZ。
2)Register26–Configuration (CONFIG)
1)EXT_SYNC_SET3位无符号值,配置帧同步引脚的采样
2)DLPF_CFG3位无符号值,配置数字低通滤波器
该寄存器为陀螺仪和加速度计配置外部帧同步(FSYNC)引脚采样和数字低通滤波器(DLPF)。
通过配置EXT_SYNC_SET,可以对连接到FSYNC引脚的一个外部信号进行采样。
FSYNC引脚上的信号变化会被锁存,这样就能捕获到很短的频闪信号。
采样结束后,锁存器将复位到当前的FSYNC信号状态。
根据下面的表格定义的值,采集到的数据会替换掉数据寄存器中上次接收到的有效数据
数字低通滤波器是由DLPF_CFG来配置,根据下表中DLPF_CFG的值对加速度传感器和陀螺仪滤波
3)Register27–GyroscopeConfiguration (GYRO_CONFIG)
1)XG_ST 设置此位,X轴陀螺仪进行自我测试。
2)YG_ST 设置此位,Y轴陀螺仪进行自我测试。
3)ZG_ST 设置此位,Z轴陀螺仪进行自我测试。
4)FS_SEL 2位无符号值。
选择陀螺仪的量程。
这个寄存器是用来触发陀螺仪自检和配置陀螺仪的满量程范围。
陀螺仪自检允许用户测试陀螺仪的机械和电气部分,通过设置该寄存器的XG_ST、YG_ST和ZG_STbits可以激活陀螺仪对应轴的自检。
每个轴的检测可以独立进行或同时进行。
自检的响应= 打开自检功能时的传感器输出 - 未启用自检功能时传感器的输出
在MPU-6000/MPU-6050数据手册的电气特性表中已经给出了每个轴的限制范围。
当自检的响应值在规定的范围内,就能够通过自检;反之,就不能通过自检。
根据下表,FS_SEL选择陀螺仪输出的量程:
4)Register28–AccelerometerConfiguration (ACCEL_CONFIG)
1)XA_ST 设置为1时,X轴加速度感应器进行自检。
2)YA_ST 设置为1时,Y轴加速度感应器进行自检。
3)ZA_ST 设置为1时,Z轴加速度感应器进行自检。
4)AFS_SEL 2位无符号值。
选择加速度计的量程。
具体细节和上面陀螺仪的相似。
根据下表,AFS_SEL选择加速度传感器输出的量程。
5)Registers59to64–AccelerometerMeasurements(ACCEL_XOUT_H,ACCEL_XOUT_L,ACCEL_YOUT_H,ACCEL_YOUT_L,ACCEL_ZOUT_H,andACCEL_ZOUT_L)
1)ACCEL_XOUT 16位2’s补码值。
存储最近的X轴加速度感应器的测量值。
2)ACCEL_YOUT 16位2’s补码值。
存储最近的Y轴加速度感应器的测量值。
3)ACCEL_ZOUT 16位2’s补码值。
存储最近的Z轴加速度感应器的测量值。
这些寄存器存储加速感应器最近的测量值。
加速度传感器寄存器,连同温度传感器寄存器、陀螺仪传感器寄存器和外部感应数据寄存器,都由两部分寄存器组成(类似于STM32F10X系列中的影子寄存器):
一个内部寄存器,用户不可见。
另一个用户可读的寄存器。
内部寄存器中数据在采样的时候及时的到更新,仅在串行通信接口不忙碌时,才将内部寄存器中的值复制到用户可读的寄存器中去,避免了直接对感应测量值的突发访问。
在寄存器28中定义了每个16位的加速度测量值的最大范围,对于设置的每个最大范围,都对应一个加速度的灵敏度ACCEL_xOUT,如下面的表中所示:
6)Registers65and66–TemperatureMeasurement (TEMP_OUT_HandTEMP_OUT_L)
1)TEMP_OUT16位有符号值。
存储的最近温度传感器的测量值。
7)Registers67to72–GyroscopeMeasurements (GYRO_XOUT_H,GYRO_XOUT_L,GYRO_YOUT_H,GYRO_YOUT_L,GYRO_ZOUT_H,andGYRO_ZOUT_L)
这个和加速度感应器的寄存器相似
对应的灵敏度:
8)Register107–PowerManagement1 (PWR_MGMT_1)
该寄存器允许用户配置电源模式和时钟源。
它还提供了一个复位整个器件的位,和一个关闭温度传感器的位
1)DEVICE_RESET 置1后所有的寄存器复位,随后DEVICE_RESET自动置0.
2)SLEEP 置1后进入睡眠模式
3)CYCLE 当CYCLE被设置为1,且SLEEP没有设置,MPU-60X0进入循环模式,为了从速度传感器中获得采样值,在睡眠模式和正常数据采集模式之间切换,每次获得一个采样数据。
在LP_WAKE_CTRL(108)寄存器中,可以设置唤醒后的采样率和被唤醒的频率。
4)TEMP_DIS 置1后关闭温度传感器
5)CLKSEL 指定设备的时钟源
时钟源的选择:
9)Register117–WhoAmI (WHO_AM_I)
WHO_AM_I中的内容是MPU-60X0的6位I2C地址
上电复位的第6位到第1位值为:
110100
为了让两个MPU-6050能够连接在一个I2C总线上,当AD0引脚逻辑低电平时,设备的地址是 b1101000,当AD0引脚逻辑高电平时,设备的地址是b1101001
()
淘宝买的货终于到了,学习用所以没买好的,这个模块只要18块钱。
MPU-6000可以使用SPI和I2C接口,而MPU-6050只能使用I2C,其中I2C的地址由AD0引脚决定;寄存器共117个,挺多的,下面的是精简常用的,根据具体的要求,适当的添加。
#define SMPLRT_DIV 0x19 //采样率分频,典型值:
0x07(125Hz)*/
#define CONFIG 0x1A //低通滤波频率,典型值:
0x06(5Hz)*/
#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围,典型值:
0x18(不自检,2000deg/s)*/
#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率,典型值:
0x01(不自检,2G,5Hz)*/
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B //存储最近的X轴、Y轴、Z轴加速度感应器的测量值*/
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41 //存储的最近温度传感器的测量值*/
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43//存储最近的X轴、Y轴、Z轴陀螺仪感应器的测量值*/
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48
#define PWR_MGMT_1 0x6B //电源管理,典型值:
0x00(正常启用)*/
#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默认数值0x68,只读)*/
编程时用到的关于I2C协议规范:
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