MPU6050基础.docx

MPU6050基础.docx

《MPU6050基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MPU6050基础.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

MPU6050基础

MPU-6050

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2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VVDIO供电为1.8V±5%。

MPU-6000的包装尺寸4x4x0.9mm（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。

应用

运动感测游戏

现实增强

电子稳像（EIS:

ElectronicImageStabilization）

光学稳像（OIS:

OpticalImageStabilization）

行人导航器

“零触控”手势用户接口

姿势快捷方式

认证市场

智能型手机

平板装置设备

手持型游戏产品

游戏机

3D遥控器

可携式导航设备

特征

1、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。

2、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）。

3、可程式控制，且程式控制范围为±2g、±4g、±8g和±16g的3轴加速器。

4、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。

5、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。

6、运动处理数据库支持Android、Linux与Windows

7、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。

8、以数位输出的温度传感器

9、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

10、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。

11、VDD供电电压为2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO为1.8V±5%

12、陀螺仪运作电流：

5mA，陀螺仪待命电流：

8A；加速器运作电流：

8A，加速器省电模式电流：

8A@10Hz

13、高达400kHz快速模式的I2C，或最高至20MHz的SPI串行主机接口（serialhostinterface）

14、内建频率产生器在所有温度范围（fulltemperaturerange）仅有±1%频率变化。

15、使用者亲自测试

16、10,000g碰撞容忍度

17、为可携式产品量身订作的最小最薄包装（4x4x0.9mmQFN）

18、符合RoHS及环境标准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2.5V±5%、3.0V±5%或3.3V±5%，逻辑接口VVDIO供电为1.8V±5%。

MPU-6000的包装尺寸4x4x0.9mm（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。

MEMS模块功能:

三轴陀螺仪，三轴加速度计

电源电压最小值:

2.5V

电源电压最大值:

3.6V

封装类:

QFN

针脚数:

24

陀螺仪范围:

±250°/s,±500°/s,±1000°/s,±2000°/s

dps是一种角速度单位，DegreePerSecond的缩写°/S。

加速度范围:

±2g,±4g,±8g,±16g

封装:

剪切带

MSL:

-

19.2MHz或32.768kHz可选外部时钟输入频率变化。

内部有自带晶振。

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的寄存器读出，或通过FIFO缓冲.DMP有权使用MPU的一个外部引脚产生中断。

6050使用I2C,并且总是作为从设备。

连接主设备的逻辑电平用VLOGIC引脚设置。

I2C的Slave地址的最低有效位（LSB）用PIN9（AD0）设置。

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ACCEL_CONFIG和GYRO_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。

MPU-6050器件结合了3轴陀螺仪和在同一硅芯片的三轴加速度计，结合机载数字运动处理器™（DMP™），处理复杂的六轴motionfusion算法。

该设备可以通过一个辅助主我²C总线访问外部传感器或其它传感器，允许设备收集全套传感器数据。

轴方向的灵敏度和极性旋转

1（CLKIN）Optionalexternalreferenceclockinput.ConnecttoGNDifunused.可选的外部参考时钟输入,不用则连接到GND2,3,4,5,14,15,16,17（NC）Notinternallyconnected.MaybeusedforPCBtracerouting.无内部连接。

可用于PCB布线。

6（AUX_DA）I2Cmasterserialdata,forconnectingtoexternalsensorsI~2C主串行数据，用于连接外部传感器

7（AUX_CL）I2CMasterserialclock,forconnectingtoexternalsensorsI~2C串行主时钟，用于连接外部传感器

8（VLOGIC）DigitalI/Osupplyvoltage数字I/O电源电压

9（AD0）I2CSlaveAddressLSB（AD0）I2C从地址的LSB（ADO）

10（REGOUT）Regulatorfiltercapacitorconnection调节器的滤波电容器的连接

11（FSYNC）Framesynchronizationdigitalinput.ConnecttoGNDifunused.帧同步数字输入。

如果不用则连接到GND。

带数字输入同步引脚（Syncpin）支持视频电子影相稳定技术与GPS

12（INT）Interruptdigitaloutput（totempoleoropen-drain）中断的数字输出（推挽或开漏）可程序控制的中断（interrupt），支持姿势识别、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

13（VDD）PowersupplyvoltageandDigitalI/Osupplyvoltage电源电压和数字I/O电源电压

18（GND）Powersupplyground电源地

19,21（RESV）Reserved.Donotconnect.保留。

不连接。

20（CPOUT）Chargepumpcapacitorconnection电荷泵电容连接

22（CLKOUT）Systemclockoutput系统时钟输出

23（SCL）I2Cserialclock（SCL）I2C串行时钟（SCL）

24（SDA）I2Cserialdata（SDA）I2C串行数据（SDA）

TypicalOperatingCircuit

外部零件材料账单

推荐上电过程：

Power-UpSequencing先后顺序

1.VLOGICamplitude振幅mustalwaysbe≤VDDamplitude

2.TVDDRisVDDrisetime:

TimeforVDDtorisefrom10%to90%ofitsfinalvalue

3.TVDDRis≤100ms

4.TVLGRisVLOGICrisetime:

TimeforVLOGICtorisefrom10%to90%ofitsfinalvalue

5.TVLGRis≤3ms

6.TVLG-VDDisthedelayfromthestartofVDDramp斜道tothestartofVLOGICrise

7.TVLG-VDDis≥0

8.VDDandVLOGICmustbemonotonic单调的ramps

BlockDiagram框图

Note:

Pinnamesinroundbrackets（）applyonlytoMPU-6000

Pinnamesinsquarebrackets[]applyonlytoMPU-6050

Bypass旁道，支路.multiplexer多路调制器FSYNC帧同步数字输入。

如果未连接到GND。

偏压和LDO部分提供了6050需要的内部支持以及参考电压和参考电流。

他的2个输出为VDD（2.1V-3.6V）和VLOGIC逻辑参考电压（1.71V~VDD）

Overview

TheMPU-60X0iscomprisedofthefollowingkeyblocksandfunctions（关键模块和功能）

1.Three-axisMEMSrategyroscopesensorwith16-bitADCsandsignalconditioning

2.Three-axisMEMSaccelerometersensorwith16-bitADCsandsignalconditioning

3.DigitalMotionProcessor（DMP）engine

4.PrimaryI2Cserialcommunicationsinterfaces

5.AuxiliaryI2Cserialinterfacefor3rdpartymagnetometer&othersensors第三方磁强计和其他传感器

6.Clocking

7.SensorDataRegisters

8.FIFO

9.Interrupts

10.Digital-OutputTemperatureSensor

11.Gyroscope&AccelerometerSelf-test

12.BiasandLDO

13.ChargePump

6ElectricalCharacteristics

6.1GyroscopeSpecifications

VDD=2.375V-3.46V,VLOGIC（MPU-6050only）=1.8V±5%orVDD,TA=25°C

6.2AccelerometerSpecifications

VDD=2.375V-3.46V,VLOGIC（MPU-6050only）=1.8V±5%orVDD,TA=25°C

7.7Three-AxisMEMSGyroscopewith16-bitADCsandSignalConditioning

TheMPU-60X0consistsofthreeindependentvibratory振动的MEMSrategyroscopes,whichdetect侦察rotation转动abouttheX-,Y-,andZ-Axes.Whenthegyrosarerotatedaboutanyofthesenseaxes,theCoriolis科里奥利（法国数学家）Effectcausesavibrationthatisdetectedbyacapacitivepickoff这是由一个电容式传感器检测.Theresultingsignalisamplified,demodulated,andfiltered由此产生的信号经放大，解调，滤波toproduceavoltagethatisproportional比例的totheangularrate角速度.Thisvoltageisdigitized数字化usingindividualon-chip单个芯片16-bitAnalog-to-DigitalConverters（ADCs）tosampleeachaxis.Thefull-scalerangeofthegyrosensorsmaybedigitallyprogrammedto±250,±500,±1000,or±2000degreespersecond（dps）.TheADCsamplerateisprogrammablefrom8,000samplespersecond,downto3.9samplespersecondADC的采样率可从每秒8000个样本，到每秒3.9个样本,anduser-selectable用户可选择的low-passfiltersenableawiderangeofcut-offfrequencies宽范围的截止频率。

.

7.8Three-AxisMEMSAccelerometerwith16-bitADCsandSignalConditioning

TheMPU-60X0’s3-Axisaccelerometerusesseparateproofmassesforeachaxis.Accelerationalong（prep.沿着；顺着）aparticularaxisinduces感应,引起displacement替代onthecorresponding对应的proofmass,andcapacitive电容性的sensorsdetect侦查thedisplacementdifferentially.TheMPU-60X0’sarchitecture体系结构reduces减少theaccelerometers’susceptibility易受影响或损害的状态tofabrication（n.制造）variations变化aswellastothermal温热的drift漂移.Whenthedeviceisplacedonaflatsurface,itwillmeasure0gontheX-andY-axesand+1gontheZ-axis.Theaccelerometers’scalefactoriscalibratedatthefactory该加速度计标度因数是在工厂校准andisnominallyindependentofsupplyvoltage独立的电源电压.Eachsensorhasadedicatedsigma-deltaADCforproviding每个传感器都有一个专门的ADC提供digitaloutputs.Thefullscalerangeofthedigitaloutputcanbeadjustedto±2g,±4g,±8g,or±16g.

7.9DigitalMotionProcessor

TheembeddedDigitalMotionProcessor嵌入式数字运动处理器（DMP）islocatedwithintheMPU-60X0andoffloads卸货computation计算ofmotionprocessing运动处理algorithms运算法则fromthehostprocessor主处理机.TheDMPacquiresdatafromaccelerometers,gyroscopes,andadditional3rdpartysensorssuchasmagnetometers（n.磁力计）,andprocessesthedata处理数据.TheresultingdatacanbereadfromtheDMP’sregisters,orcanbebufferedinaFIFO.TheDMPhasaccesstooneoftheMPU’sexternalpins,whichcanbeusedforgeneratinginterrupts.ThepurposeoftheDMPistooffloadbothtimingrequirementsandprocessingpowerfromthehostprocessor.Typically,motionprocessingalgorithms运算法则shouldberunatahighrate,oftenaround200Hz,inordertoprovideaccurate精确的resultswithlowlatency低延迟.Thisisrequiredevenif即使theapplicationupdatesatamuchlowerrate;forexample,alowpoweruserinterface低功率的用户界面mayupdateasslowlyas5Hz,butthemotionprocessingshouldstillrunat200Hz.TheDMPcanbeusedasatoolinordertominimizepower,simplifytiming,simplifythesoftwarearchitecture,andsavevaluableMIPSonthehostprocessorforuseintheapplication.DMP可以作为一个工具，以降低功耗，简化时序，简化软件结构，节省了宝贵的MIPS为在应用程序中使用的主处理器。

7.10PrimaryI2CandSPISerialCommunicationsInterfaces

TheMPU-60X0communicatestoasystemprocessorusingeitheraSPI（MPU-6000only）oranI2Cserialinterface.TheMPU-60X0alwaysactsasaslavewhencommunicatingtothesystemprocessor.TheLSBoftheoftheI2Cslaveaddressissetbypin9（AD0）.ThelogiclevelsforcommunicationsbetweentheMPU-60X0anditsmasterareasfollows:

MPU-6050:

ThelogiclevelforcommunicationswiththemasterissetbythevoltageonVLOGIC

ForfurtherinformationregardingthelogiclevelsoftheMPU-6050,pleaserefertoSection10.

7.11AuxiliaryI2CSerialInterface

TheMPU-60X0hasanauxiliaryI2Cbusforcommunicatingtoanoff-chip3-Axisdigitaloutputmagnetometer片外三轴数字输出磁强计orothersensors.Thisbushastwooperatingmodes:

1.I2CMasterMode:

TheMPU-60X0actsasamastertoanyexternalsensorsconnectedtothe

auxiliaryI2Cbus

2.Pass-ThroughMode通过模式:

TheMPU-60X0directlyconnectstheprimaryandauxiliaryI2Cbusestogether,

allowingthesystemprocessortodirectlycommunicatewithanyexternalsensors.

AuxiliaryI2CBusModesofOperation:

1.I2CMasterMode:

AllowstheMPU-60X0todirectlyaccessthedataregistersofexternaldigitalsensors,suchasamagnetometer.Inthismode,t