mpu6050寄存器詳解文檔

1、詳解MPU6050，用STM32讀取原始數(shù)據(jù)，并相互融合算出俯仰角、翻滾角、偏航角(2014-01-16 16:53:41)轉(zhuǎn)載1.MPU6050是什么？MPU6050是一個(gè)6軸運(yùn)動(dòng)處理組件，包含了3軸加速度 和3軸陀螺儀。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，

2、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(hù)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±

3、;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。2.加速度傳感器是干嘛用的？總而言這，加速度傳感器，其實(shí)是力傳感器。用來(lái)檢查上下左右前后哪幾個(gè)面都受了多少力（包括重力），然后計(jì)算角度。3.陀螺儀是干嘛用的？簡(jiǎn)而言之，陀螺儀就是角速度檢測(cè)儀。比如，一塊板，以X軸為軸心，在一秒鐘的時(shí)間轉(zhuǎn)到了90度，那么它在X軸上的角速度就是 90度/秒  （DPS, 角速度

4、單位，Degree Per Second的縮寫(xiě)°/S ，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢）4.MPU6050分辨率是多少？3軸加速度 和3軸陀螺儀分別用了3個(gè)16位的ADC, 也就是說(shuō)，加速度有3個(gè)16位ADC，其中每個(gè)軸使用了一個(gè)。也是說(shuō)，每個(gè)軸輸出的數(shù)據(jù)，是216 也就是 -32768 - +32768。陀螺儀也是一樣。5. 單位換算上面說(shuō)的-32768 - +32768 ，那么這個(gè)數(shù)字到底代表了什么呢？比如陀螺儀 32768 到底是指角速度達(dá)到多少度/秒 ？這個(gè)其實(shí)是根據(jù)MPU6050設(shè)置的量程來(lái)決定的，量程不一樣，32768代表的值就不一樣。MPU6050的量程設(shè)置，在 MPU60

5、50:initialize() （MPU6050.cpp庫(kù)）初始化函數(shù)中進(jìn)行了設(shè)置：setFullScaleGyroRange(MPU6050_GYRO_FS_250);setFullScaleAccelRange(MPU6050_ACCEL_FS_2);分別設(shè)置為，250度/秒 , 2g按陀螺儀來(lái)說(shuō)，MPU6050 有四個(gè)量程可選：±250，±500，±1000，±2000 度/s比方說(shuō)，設(shè)置了是 ±250 , 那么-32768  - +32768 就代表了 -250 - +250 。此時(shí)它的LSB(拉傻B，最低有效位)

6、是 131 LSB/(度/s)STM32自帶I2C，但一般有兩個(gè)I2C1（PB6,PB7）和I2C2（PB10,PB11），而且，I2C分為硬件、和模擬。軟件i2c是程序員使用程序控制SCL,SDA線(xiàn)輸出高低電平，模擬i2c協(xié)議的時(shí)序.硬件i2c程序員只要調(diào)用i2c的控制函數(shù)即可，不用直接的去控制SCL,SDA高低電平的輸出本模塊采用的是IIC通信方式，所以我們只需要連接四跟線(xiàn)就可以完成電路的連接，簡(jiǎn)單方便！原始數(shù)據(jù)有：AX、AY、AZ    GX、GY、GZ簡(jiǎn)單的算法之后可以得到 Roll，pitch，yaw參考MPU-6050數(shù)據(jù)手冊(cè)引腳說(shuō)明：VDD 供電電壓

7、為2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO 為1.8V± 5%內(nèi)建振蕩器在工作溫度范圍內(nèi)僅有±1%頻率變化。可選外部時(shí)鐘輸入32.768kHz 或19.2MHz找出幾個(gè)重要的寄存器：1）Register 25 Sample Rate Divider  （SMPRT_DIV）1）SMPLRT_DIV 8位無(wú)符號(hào)值，通過(guò)該值將陀螺儀輸出分頻，得到采樣頻率    該寄存器指定陀螺儀輸出率的分頻，用來(lái)產(chǎn)生MPU-60X0的采樣率。  傳感器寄存器

8、的輸出、FIFO輸出、DMP采樣和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的都是基于該采樣率。  采樣率的計(jì)算公式                    采樣率 = 陀螺儀的輸出率 / (1 + SMPLRT_DIV)  當(dāng)數(shù)字低通濾波器沒(méi)有使能的時(shí)候，陀螺儀的輸出平路等于8KHZ，反之等于1KHZ。2）Register 26 Configuration  &

9、#160;     （CONFIG） 1）EXT_SYNC_SET 3位無(wú)符號(hào)值，配置幀同步引腳的采樣 2）DLPF_CFG 3位無(wú)符號(hào)值，配置數(shù)字低通濾波器  該寄存器為陀螺儀和加速度計(jì)配置外部幀同步（FSYNC）引腳采樣和數(shù)字低通濾波器（DLPF）。 通過(guò)配置EXT_SYNC_SET，可以對(duì)連接到FSYNC引腳的一個(gè)外部信號(hào)進(jìn)行采樣。  FSYNC引腳上的信號(hào)變化會(huì)被鎖存，這樣就能捕獲到很短的頻閃信號(hào)。 采樣結(jié)束后，鎖存器將復(fù)位到當(dāng)前的FSYNC信號(hào)狀態(tài)。

10、60;根據(jù)下面的表格定義的值，采集到的數(shù)據(jù)會(huì)替換掉數(shù)據(jù)寄存器中上次接收到的有效數(shù)據(jù)數(shù)字低通濾波器是由DLPF_CFG來(lái)配置，根據(jù)下表中DLPF_CFG的值對(duì)加速度傳感器和陀螺儀濾波  3）Register 27 Gyroscope Configuration   （GYRO_CONFIG）1）XG_ST 設(shè)置此位，X軸陀螺儀進(jìn)行自我測(cè)試。2）YG_ST 設(shè)置此位，Y軸陀螺儀進(jìn)行自我測(cè)試。3）ZG_ST 設(shè)置此位，Z軸陀螺儀進(jìn)行自我測(cè)試。4）FS_SEL 2位無(wú)符號(hào)值。選擇陀螺儀的量程。 

11、0; 這個(gè)寄存器是用來(lái)觸發(fā)陀螺儀自檢和配置陀螺儀的滿(mǎn)量程范圍。   陀螺儀自檢允許用戶(hù)測(cè)試陀螺儀的機(jī)械和電氣部分，通過(guò)設(shè)置該寄存器的 XG_ST、YG_ST和 ZG_ST bits可以激活陀螺儀對(duì)應(yīng)軸的自檢。每個(gè)軸的檢測(cè)可以獨(dú)立進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行。    自檢的響應(yīng) = 打開(kāi)自檢功能時(shí)的傳感器輸出 - 未啟用自檢功能時(shí)傳感器的輸出    在MPU-6000/MPU-6050數(shù)據(jù)手冊(cè)的電氣特性表中已經(jīng)給出了每個(gè)軸的限制范圍。當(dāng)自檢的響應(yīng)值在規(guī)定的范圍內(nèi)

12、，就能夠通過(guò)自檢；反之，就不能通過(guò)自檢。    根據(jù)下表，F(xiàn)S_SEL選擇陀螺儀輸出的量程： 4）Register 28 Accelerometer Configuration  （ACCEL_CONFIG）1）XA_ST    設(shè)置為1時(shí)，X軸加速度感應(yīng)器進(jìn)行自檢。2）YA_ST    設(shè)置為1時(shí)，Y軸加速度感應(yīng)器進(jìn)行自檢。3）ZA_ST    設(shè)置為1時(shí)，Z軸加速度感應(yīng)器進(jìn)行自檢。4）AFS_SEL&#

13、160; 2位無(wú)符號(hào)值。選擇加速度計(jì)的量程。   具體細(xì)節(jié)和上面陀螺儀的相似。  根據(jù)下表，AFS_SEL選擇加速度傳感器輸出的量程。5）Registers 59 to 64 Accelerometer Measurements （ACCEL_XOUT_H, ACCEL_XOUT_L, ACCEL_YOUT_H, ACCEL_YOUT_L, ACCEL_ZOUT_H, and ACCEL_ZOUT_L）1）ACCEL_XOUT  16位2s補(bǔ)碼值。   存儲(chǔ)最近的X軸加速度感應(yīng)器的測(cè)量

14、值。2）ACCEL_YOUT  16位2s補(bǔ)碼值。   存儲(chǔ)最近的Y軸加速度感應(yīng)器的測(cè)量值。3）ACCEL_ZOUT  16位2s補(bǔ)碼值。   存儲(chǔ)最近的Z軸加速度感應(yīng)器的測(cè)量值。   這些寄存器存儲(chǔ)加速感應(yīng)器最近的測(cè)量值。   加速度傳感器寄存器，連同溫度傳感器寄存器、陀螺儀傳感器寄存器和外部感應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器，都由兩部分寄存器組成（類(lèi)似于STM32F10X系列中的影子寄存器）：一個(gè)內(nèi)部寄存器，用戶(hù)不可見(jiàn)。另一個(gè)用戶(hù)可讀的寄存器。內(nèi)部寄存

15、器中數(shù)據(jù)在采樣的時(shí)候及時(shí)的到更新，僅在串行通信接口不忙碌時(shí)，才將內(nèi)部寄存器中的值復(fù)制到用戶(hù)可讀的寄存器中去，避免了直接對(duì)感應(yīng)測(cè)量值的突發(fā)訪問(wèn)。    在寄存器28中定義了每個(gè)16位的加速度測(cè)量值的最大范圍，對(duì)于設(shè)置的每個(gè)最大范圍，都對(duì)應(yīng)一個(gè)加速度的靈敏度ACCEL_xOUT，如下面的表中所示：6）Registers 65 and 66 Temperature Measurement   （TEMP_OUT_H and TEMP_OUT_L）1）TEMP_OUT 16位有符號(hào)值。   存儲(chǔ)的最近溫

16、度傳感器的測(cè)量值。 7）Registers 67 to 72 Gyroscope Measurements    （GYRO_XOUT_H, GYRO_XOUT_L, GYRO_YOUT_H, GYRO_YOUT_L, GYRO_ZOUT_H, and GYRO_ZOUT_L） 這個(gè)和加速度感應(yīng)器的寄存器相似對(duì)應(yīng)的靈敏度：8）Register 107 Power Management 1   （PWR_MGMT_1） 該寄存器允許用戶(hù)配置電源模式和時(shí)鐘源。它還提供了一個(gè)復(fù)位整個(gè)器件的位，和一個(gè)關(guān)

17、閉溫度傳感器的位1）DEVICE_RESET  置1后所有的寄存器復(fù)位，隨后DEVICE_RESET自動(dòng)置0.2）SLEEP         置1后進(jìn)入睡眠模式  3）CYCLE         當(dāng)CYCLE被設(shè)置為1，且SLEEP沒(méi)有設(shè)置，MPU-60X0進(jìn)入循環(huán)模式，為了從速度傳感器中獲得采樣值，在睡眠模式和正常數(shù)據(jù)采集模式之間切換，每次獲得一個(gè)采樣數(shù)據(jù)。在LP_WAKE_

18、CTRL（108）寄存器中，可以設(shè)置喚醒后的采樣率和被喚醒的頻率。4）TEMP_DIS      置1后關(guān)閉溫度傳感器5）CLKSEL        指定設(shè)備的時(shí)鐘源    時(shí)鐘源的選擇：     9）Register 117 Who Am I         （WHO_AM_I

19、） WHO_AM_I中的內(nèi)容是MPU-60X0的6位I2C地址上電復(fù)位的第6位到第1位值為：110100為了讓兩個(gè)MPU-6050能夠連接在一個(gè)I2C總線(xiàn)上，當(dāng)AD0引腳邏輯低電平時(shí)，設(shè)備的地址是 b1101000 ，當(dāng)AD0引腳邏輯高電平時(shí)，設(shè)備的地址是 b1101001   （） 淘寶買(mǎi)的貨終于到了，學(xué)習(xí)用所以沒(méi)買(mǎi)好的，這個(gè)模塊只要18塊錢(qián)。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引腳決定;寄存器共117個(gè)，挺多的，下面的是精簡(jiǎn)常用的，根據(jù)具體的要求，適當(dāng)?shù)奶砑印?#1

20、60;#define SMPLRT_DIV  0x19    /采樣率分頻，典型值：0x07(125Hz) */#define CONFIG   0x1A       / 低通濾波頻率，典型值：0x06(5Hz) */#define GYRO_CONFIG  0x1B   / 陀螺儀自檢及測(cè)量范圍，典型值：0x18(不自檢，2000deg/s) */#define ACCEL_CONFIG 0x1C  / 加速計(jì)自檢、測(cè)量范圍及高通濾波頻率，典型值：0x01(不自檢，2G，5Hz) */ #define ACCEL_XOUT_H 0x3B  / 存儲(chǔ)最近的X軸、Y軸、Z軸加速度感應(yīng)器的測(cè)量值 */#define ACCEL_XOUT_L 0x3C#define ACCEL_YOU