重力加速度陀螺仪传感器MPU-…

原文地址：重力加速度陀螺仪传感器MPU-6050（一）作者：liuzhangchao

   MPU-60X0对陀螺仪和加速度计分别用了三个16 位的ADC，将其测量的模拟量转化
为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，陀螺仪可测范围为±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度计可测范围为±2，±4，±8，±16g。

  在网上找了一会，好像MPU-6050没有中文的数据手册，由于本人也处于学习阶段，翻译的可能不太准确，只能表达一下简单的意思，以官方数据手册为准。

 引脚说明：

VDD 供电电压为2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO 为1.8V± 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32.768kHz 或19.2MHz

找出几个重要的寄存器：

1）Register 25 – Sample RateDivider  （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）Register 26 –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）Register 27 – 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_SEL2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）Register 28 – 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）Registers 59 to 64 – AccelerometerMeasurements （ACCEL_XOUT_H, ACCEL_XOUT_L, ACCEL_YOUT_H,ACCEL_YOUT_L, ACCEL_ZOUT_H, and ACCEL_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）Registers 65 and 66 – TemperatureMeasurement   （TEMP_OUT_H andTEMP_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）Registers 67 to 72 – GyroscopeMeasurements   （GYRO_XOUT_H, GYRO_XOUT_L, GYRO_YOUT_H, GYRO_YOUT_L, GYRO_ZOUT_H,and GYRO_ZOUT_L）

 

这个和加速度感应器的寄存器相似

对应的灵敏度：

8）Register 107 – Power Management1   （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）Register 117 – Who AmI        （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 

 

 

（2013.01.24）

 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：

 PS:很多人在MPU6050的I2C地址上面弄不清楚，有人说地址是0x68，也有人说是0xD0，其实这两个都是可以的，取决于你的I2C驱动怎么写，这两个地址我都试过，没问题……