MPU-6000.6050中文资料资料下载.pdf
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另外,片上还内嵌了一个温度传感器和在工作环境下仅有1%变动的振荡器。
芯片尺寸440.9mm,采用QFN封装(无引线方形封装),可承受最大10000g的冲击,并有可编程的低通滤波器。
关于电源,MPU-60X0可支持VDD范围2.5V5%,3.0V5%,或3.3V5%。
另外MPU-6050还有一个VLOGIC引脚,用来为I2C输出提供逻辑电平。
VLOGIC电压可取1.85%或者VDD。
4.4.4.4.应用应用领域领域5.5.5.5.特征特征以数字输出6轴或9轴的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(EulerAngleforma)的融合演算数据。
具有131LSBs/sec敏感度与全格感测范围为250、500、1000与2000/sec的3轴角速度感测器(陀螺仪)。
可程式控制,且程式控制范围为2g、4g、8g和16g的3轴加速器。
移除加速器与陀螺仪轴间敏感度,降低设定给予的影响与感测器的飘移。
数字运动处理(DMP:
DigitalMotionProcessing)引擎可减少复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷。
运动处理数据库支持Android、Linux与Windows内建之运作时间偏差与磁力感测器校正演算技术,免除了客户须另外进行校正的需求。
以数位输出的温度传感器以数位输入的同步引脚(Syncpin)支援视频电子影相稳定技术与GPS可程式控制的中断(interrupt)支援姿势识别、摇摄、画面放大缩小、滚动、快速下降中断、high-G中断、零动作感应、触击感应、摇动感应功能。
VDD供电电压为2.5V5%、3.0V5%、3.3V5%;
VDDIO为1.8V5%陀螺仪运作电流:
5mA,陀螺仪待命电流:
5uA;
加速器运作电流:
500uA,加速器省电模式电流:
40uA10Hz高达400kHz快速模式的I2C,或最高至20MHz的SPI串行主机接口(serialhostinterface)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。
6.6.6.6.电气特征电气特征7.7.7.7.使用说明使用说明7.1引脚输出和信号描述引脚编号引脚编号MPU-6000MPU-6000MPU-6000MPU-6000MPU-6050MPU-6050MPU-6050MPU-6050引脚名称引脚名称描述描述1YYCLKIN可选的外部时钟输入,如果不用则连到GND6YYAUX_DAI2C主串行数据,用于外接传感器7YYAUX_CLI2C主串行时钟,用于外接传感器8Y/CSSPI片选(0=SPImode)8YVLOGIC数字I/O供电电压9YAD0/SDOI2CSlave地址LSB(AD0);
SPI串行数据输出(SDO)9YAD0I2CSlave地址LSB(AD0)10YYREGOUT校准滤波电容连线11YYFSYNC帧同步数字输入12YYINT中断数字输出(推挽或开漏)13YYVDD电源电压及数字I/O供电电压18YYGND电源地19,21,22YYRESV预留,不接20YYCPOUT电荷泵电容连线23YSCL/SCLKI2C串行时钟(SCL);
SPI串行时钟(SCLK)23YSCLI2C串行时钟(SCL)24YSDA/SDII2C串行数据(SDA);
SPI串行数据输入(SDI)24YSDAI2C串行数据(SDA)2,3,4,5,14,15,16,17YYNC不接7.2典型应用7.3所用电容规格器件器件标签标签规格规格数量数量校准滤波电容(Pin10)C1陶瓷,X7R,0.1uF10%,2V1VDD旁路电容(Pin13)C2陶瓷,X7R,0.1uF10%,4V1电荷泵电容(Pin20)C3陶瓷,X7R,10uF10%,50V1VLOGIC旁路电容(Pin8)C4陶瓷,X7R,10uF10%,4V17.4上电过程建议1.VLOGIC振幅必须VDD振幅2.VDD上升时间(TVDDR)为实际值的10%到90%之间3.VDD上升时间(TVDDR)100ms4.VLOGIC上升时间(TVLGR)为实际值的10%到90%之间5.VLOGIC上升时间(TVLGR)3ms6.TVLG-VDD为从VDD上升沿到VLOGIC上升沿的时间7.VDD和VLOGIC必须是单调边沿7.5系统结构图7.6结构描述7.7三轴陀螺仪简介7.8三轴加速度计简介7.9数字运动处理器(DMP)DMP从陀螺仪、加速度计以及外接的传感器接收并处理数据,处理结果可以从DMP寄存器读出,或通过FIFO缓冲。
DMP有权使用MPU的一个外部引脚产生中断。
7.10主要I2C和SPI接口MPU-60X0使用I2C或者SPI接口和芯片连接,并且总是作为从设备。
连接主设备的逻辑电平用VLOGIC引脚(MPU-6050)或VDD引脚(MPU-6000)设置。
I2C的Slave地址的最低有效位(LSB)用Pin9(AD0)设置。
7.11辅助I2C接口可用来外接磁力计或其他传感器。
有两种工作模式:
I2CMasterMode,此时MPU-60X0作为主设备与外接传感器通信;
Pass-ThroughMode,此时仅用作连接,允许MPU和外接传感器同时和芯片通信。
7.12自检自检可用来测试传感器的机械和电气结构。
对每个测量轴的自检可通过设置控制寄存器GYRO_CONFIG和ACCEL_CONFIG的相关位来进行。
自检启动后,电路会使传感器工作并且产生输出信号。
7.13使用I2C接口的9轴传感器方案下图中,系统芯片(SystemProcessor)作为MPU的主设备,而MPU又作为外接罗盘传感器的主设备。
然而MPU作为I2C主设备的能力很有限,需要系统芯片的支持。
7.14使用SPI接口MPU-6000下图中,系统芯片作为主设备通过SPI接口和MPU6000连接。
由于SPI接口和I2C接口是公用的,所以系统芯片不能直接和辅助I2C总线通信,因为辅助I2C总线是直接和主I2C总线相连的。
8.8.8.8.可编程中断可编程中断MPU-60X0有一个可编程的中断系统,可在INT脚上产生中断信号。
状态标志可以表明中断的来源。
下图是一些中断源的列表:
8.1自由落体中断(FreeFallInterrupt)通过检测3个轴上的加速度测量值是否在规定的阈值内来判断自由落体运动。
对每一次的采样值,如果没达到阈值将会被忽略。
一旦达到阈值,即触发自由落体中断,并产生标志位。
直到计数器降到0,标志才会被清楚。
计数器的取值范围在0和规定的阈值之间。
可用FF_THR寄存器设置阈值,精确到1mg。
用FF_DUR寄存器设置持续时间,精确到1ms。
使用MOT_DETECT_CTRL寄存器,可以设施是否用一个无效的采样值使计数器清零,或者以1、2或4的量衰减。
下图给出了一条轴上的加速度测量值,采样计数器以及自由落体标志位。
8.2运动中断(MotionInterrupt)和自由落体中断类似。
为了排除重力所产生的误差,加速度计的测量值都要通过一个可配置的数字高通滤波器(DHPF)。
通过高通滤波器后的值如果大于事先规定的阈值,则被认为是有效的。
对每个有效的采样值,计数器加1,而对无效值则计数器减1。
一旦计数器值达到用户设定的计数阈值,则触发运动中断。
产生运动中断的坐标轴及其方向可以在寄存器MOT_DETECT_STATUS中读出。
类似于自由落体中断,运动中断也有一个可设置的加速阈值寄存器MOT_THR,精确到1mg,以及一个计数阈值寄存器MOT_DUR,精确到1ms。
同样也有一个寄存器来设置耍贱率,MOT_DETECT_CTRL。
8.3静止中断(ZeroMotionInterrupt)静止中断也采用数字高通滤波器(DHPF)以及同样的阈值、计数机制。
每根轴上的测量值通过DHFT后必须小于事先规定的阈值,可在ZRMOT_THR寄存器设置。
这会使计数器值加1,当达到在ZRMOT_DUR中设置的计数器阈值时,则产生静止中断。
和自由落体中断及运动中断不同的是,当第一次检测到静止以及不再检测到时,静止中断都会被触发。
另外,自由落体中断和运动中断的标志位在读取后就会被清零,而从寄存器MOT_DETECT_STATUS读取静止标志位后不会清零。
9.9.9.9.时钟时钟9.1内部时钟机制MPU-60X0有着灵活的时钟机制,对于内部的同步电路可使用内部或外部的时钟源。
内部同步电路包括信号调整、ADC、DMP及各样的控制电路和寄存器,其时钟可由一个片上的PLL产生。
允许的内部时钟源:
内部的弛豫振荡器陀螺仪的任何一个轴(含有工作温度下1%漂移的MEMS振荡器)允许的外部时钟源:
32.768kHz方波19.2MHz方波时钟源的选择要考虑外部时钟是否有效,功率损耗,时钟精确性等因素。
例如,如果功率损耗是主要考虑因素,当用DMP处理加速度计数据时,使陀螺仪关闭,这时最好选择内部振荡器作时钟;
而陀螺仪工作的时候,使用其自带时钟可以保证更好的时钟精确性。
当MPU-60X0初次启动时,要先使用其内部时钟,直到系统设置准备好使用其他时钟源,所以比方说要使用MEMS振荡器,就必须等到它可以稳定工作。
9.2传感器数据寄存器传感器数据寄存器包含了最新的陀螺仪、加速度计、外接传感器以及温度数据,是只读的,通过串口连接。
数据可以随时读取,并可用中断函数来设置何时新的数据是可用的。
9.3FIFOMPU-60X0包含一个1024字节的FIFO寄存器。
FIFO配置寄存器可以决定什么让什么数据进入,可选陀螺仪、加速度计、温度、外部传感器,以及FSYNC输入。
一个FIFO计数器可以跟踪存入FIFO的字节数。
9.4中断由中断配置寄存器设置。
可配置的项目包括INT引脚设置,中断关闭和清除方法,以及中断触发。
可以触发中断的事件有:
(1)切换时钟源;
(2)DMP完成;
(3)有新的数据可供读取(从FIFO和数据寄存器);
(4)加速度计中断;
(5)MPU-60X0未收到外接传感器的回应(辅助I2C总线)。
中断状态可以从中断状态寄存器读出。
9.5数字输出温度传感器片上的温度