MPU6000-MPU6050
MPU6050在小型稳定平台中的应用
MPU6050在小型稳定平台中的应用作者：邵添羿来源：《中国科技博览》2017年第19期中图分类号：TH74 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0070-011 绪论陀螺稳定平台能够隔离载体的运动干扰，调整姿态和位置变化，精确保持动态姿态基准，在现代武器系统中得到了广泛应用。
小型惯性稳定平台用于在载车的行驶过程中提供稳定的惯性平台，以放置光电、跟踪等对于姿态稳定有要求的各种设备。
由于车载平台安装在运动的车辆上，车辆在行驶中的晃动、颠簸、转向等机动动作均会引起平台的运动，对于特定的车载设备，要求在车辆行驶中设备的姿态始终保持稳定，因此对平台的稳定控制提出了相应的要求。
2 平台的稳定控制原理平台的稳定控制系统能隔离载体运动，当车辆行进时，可以隔离载体运动对平台的干扰，使平台及其搭载的设备相对惯性空间保持恒定的姿态。
常见的双轴稳定平台如图1所示。
图1中，方位环和基座用轴承相联，俯仰环安装在方位环内，俯仰环上安装有单自由度陀螺Gx和Gz，Gx陀螺控制俯仰环轴，Gz陀螺控制方位环轴，Ma和Mf分别为方位轴电机和俯仰轴电机。
平台的稳定控制策略采用间接控制，惯性姿态传感器安装在载车上，平台的稳定控制使用车载INS/GPS输出的载体姿态角信息，载体的姿态角为UAV相对大地坐标系的姿态角。
3 惯性敏感器惯性敏感器即陀螺仪和加速度计，采用InvenSense公司MPU-6050，是全球首款整合型6轴运动处理组件，相较于多组件姿态测量方案，免除了组合陀螺仪与加速度计之间轴向安装误差的问题，减少了系统体积。
MPU-6050整合了3轴陀螺仪、3轴加速度计，以I2C总线接口向外输出完整的能够输出方向余弦、四元数、欧拉角的融合数据。
利用内置的运动处理资料库，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花的API。
MPU-6050的角速度测量范围最大可达±2000°/s，可准确追踪快速与慢速动作。
MPU6000说明
产品详细说明∙型号/规格MPU-6050/MPU-6000∙品牌/商标INVENSENS六轴陀螺仪MPU-6050/MPU-6000基本概述：MPU-6000（6050）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（6050）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: Digital Motion Processor)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（6050）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IC或最高达20MHz的SPI（MPU-6050没有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%（MPU6000仅用VDD）。
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。
基本参数：以数字输出6轴或9轴的旋转矩阵、四元数(quaternion)、欧拉角格式(Euler Angle forma)的融合演算数据。
具有131 LSBs/°/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)。
仅翻译了有用部分——ByLeeDy.Li2013.1
仅翻译了有用部分——By LeeDy.Li2013.1.7《MPU-6000/MPU-6050产品说明书》1.版本更新2.应用范围3.产品简介MPU-60X0是全球首例9轴运动处理传感器。
它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS 加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor），可用I2C 接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。
扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输出一个9轴的信号（SPI接口仅在MPU-6000可用）。
MPU-60X0也可以通过其I2C接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器。
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。
一个片上1024字节的FIFO，有助于降低系统功耗。
和所有设备寄存器之间的通信采用400kHz的I2C接口或1MHz的SPI接口（SPI仅MPU-6000可用）。
对于需要高速传输的应用，对寄存器的读取和中断可用20MHz的SPI。
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4×4×0.9mm，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2.5V±5%，3.0V±5%，或3.3V±5%。
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1.8±5%或者VDD。
mpu6050中文资料
mpu6050中文资料Mpu-6000(6050)是世界上第一个集成的六轴运动处理模块。
与多元器件方案相比，mpu-6000(6050)消除了组合陀螺仪与加速器时间轴的差异问题，减少了大量的封装空间。
当连接到三轴磁强计时，mpu-60x0提供一个完整的9轴运动融合输出到它的主I2C或SPI 端口(SPI仅在mpu-6000上可用)。
1感测范围MPU-6000（6050）的角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec (dps)，可准确追踪快速与慢速动作，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IIC或最高达20MHz的SPI（MPU-6050没有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VDDIO供电为1.8V ±5%（MPU6000仅用VDD）。
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。
2应用运动感测游戏现实增强电子稳像(EIS: Electronic Image Stabilization) 光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization) 行人导航器“零触控”手势用户接口姿势快捷方式认证车轮力传感器3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4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(Euler Angle forma)的融合演算数据。
具有131 LSBs/°/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)。
mpu6050计算偏航角
mpu6050计算偏航角MPU6050是一款常用的六轴传感器，能够通过测量加速度和角速度来进行姿态估计，其中包括计算偏航角。
本文将介绍如何使用MPU6050计算偏航角的方法，并提供一些代码示例。
一、MPU6050简介MPU6050是由集成电路公司InvenSense开发的一款六轴传感器，它整合了三轴加速度计和三轴陀螺仪。
该传感器小巧且功耗低，适用于许多姿态估计和运动控制应用。
二、偏航角的概念偏航角是刻画物体绕垂直轴旋转的角度。
在航空航天和船舶导航中，偏航角被用来描述飞行器或船只相对于起始位置的旋转角度。
三、计算偏航角的原理MPU6050能够通过测量陀螺仪的角速度来计算物体的旋转角度。
在计算偏航角时，可以通过将陀螺仪输出的角速度值进行累加，从而得到物体相对于起始位置的旋转角度。
具体而言，偏航角可以通过以下步骤进行计算：1. 初始化MPU6050，并使其工作在陀螺仪模式下。
2. 读取MPU6050输出的角速度值。
3. 将读取到的角速度值进行单位转换，并乘以采样时间间隔，得到角度增量。
4. 将角度增量累加到偏航角上。
5. 循环执行步骤2至4，实时更新偏航角。
四、示例代码下面是使用Arduino开发板和MPU6050传感器计算偏航角的简单示例代码：```#include <Wire.h>#include <MPU6050.h>MPU6050 mpu;float previousTime = 0; // 上一次采样时间float yaw = 0; // 偏航角void setup() {Serial.begin(9600);Wire.begin();mpu.initialize();mpu.setFullScaleGyroRange(MPU6050_GYRO_FS_250);}void loop() {float currentTime = millis() / 1000.0; // 当前时间，单位秒float elapsedTime = currentTime - previousTime;if (elapsedTime >= 0.05) { // 每0.05秒采样一次，可根据需要调整 previousTime = currentTime;int16_t gx, gy, gz;mpu.getRotation(&gx, &gy, &gz);float gxScaled = gx / 131.0; // 根据陀螺仪量程调整，此处选择量程为正负250°/sfloat yawIncrement = gxScaled * elapsedTime;yaw += yawIncrement;Serial.print("Yaw: ");Serial.println(yaw);}}```五、总结本文介绍了如何使用MPU6050计算偏航角的方法，以及提供了基于Arduino和MPU6050的示例代码。
MPU6050教程
MPU6050教程MPU6050是一款常用的惯性测量单元（IMU）模块，内集成3轴加速度计和3轴陀螺仪。
它能够测量物体在三个维度上的加速度和角速度，被广泛应用于无人机、机器人和虚拟现实等领域。
在本篇教程中，我们将介绍如何使用MPU6050模块进行数据采集和传输。
一、MPU6050模块的硬件连接要使用MPU6050模块，首先需要将其与其他硬件设备连接起来。
MPU6050通过I2C总线与单片机或其他主控设备通信。
连接时，将MPU6050的SDA引脚连接到单片机的SDA引脚，以及将MPU6050的SCL引脚连接到单片机的SCL引脚。
同时，还需要为MPU6050提供电源，将模块的VCC引脚连接到3.3V电源，将GND引脚连接到地。
二、MPU6050模块的软件配置```#include <Wire.h>#include <MPU6050.h>void setuWire.begin(;mpu.initialize(;```三、读取MPU6050的数据一旦完成了初始化，就可以读取MPU6050的数据了。
MPU6050中包含6个16位的寄存器，分别存储3轴加速度和3轴角速度的原始数据。
可以通过以下代码读取这些数据：```int16_t ax, ay, az; //加速度原始数据int16_t gx, gy, gz; //角速度原始数据void loompu.getAcceleration(&ax, &ay, &az);mpu.getRotation(&gx, &gy, &gz);```四、处理MPU6050的数据在读取了MPU6050的原始数据后，可以根据需要进行进一步处理。
比如，可以将原始数据转换为物体在各个维度上的实际加速度和角速度。
具体的转换方法可以参考MPU6050的数据手册或相关资料。
五、MPU6050数据的传输一旦完成了数据的处理，就可以将其传输给其他设备或进行存储了。
MPU6050中文资料_姿态解算_原理
当我们单独把加速度计和陀螺仪组合使用时，要将两种功能模块组合在一起并做到精确控制并不容易。
这是采用MPU 6050则可以很可靠和精确的来完成开发。
相对来MPU6050除了比其他传感器便宜，在功能上也表现得更好。
MPU6050指定用于产生MPU-60X0采样率的陀螺仪输出速率的分频器。
传感器寄存器输出，FIFO输出和DMP采样都基于采样率。
采样率是通过将陀螺仪输出速率除以 SMPLRT_DIV 产生的：采样率=陀螺仪输出速率/（1 + SMPLRT_DIV）当DLPF禁用（DLPF_CFG = 0或7）时，陀螺仪输出速率= 8kHz，当DLPF使能时（见寄存器26）为1kHz。
注意：加速度计输出速率是1kHz。
这意味着对于大于1kHz的采样率，同一个加速度计采样可能会不止一次输出到FIFO，DMP和传感器寄存器。
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）设置。
连接到FSYNC引脚的外部信号可以通过配置 EXT_SYNC_SET 进行采样。
FSYNC 引脚的信号变化被锁存，以便捕获短闪光灯。
锁存的FSYNC信号将按照寄存器 25 中定义的采样速率进行采样。
采样后，锁存器将复位为当前的 FSYNC 信号状态。
根据下表，取样值将被报告在由 EXT_SYNC_SET 的值确定的传感器数据寄存器中的最低有效位的位置。
MPU6050用于触发陀螺仪自检并配置陀螺仪的满量程范围。
陀螺仪自检允许用户测试机械和电气部分陀螺仪。
每个陀螺仪轴的自检可通过控制该寄存器的XG_ST，YG_ST 和ZG_ST位来激活。
每个轴的自检可以独立进行，也可以同时进行。
当自检被激活时，车载电子装置将启动适当的传感器。
这种驱动将使传感器的检测质量移动一段相当于预先确定的科里奥利力的距离。
这种检测质量位移导致传感器输出发生变化，这反映在输出信号中。
输出信号用于观察自检响应。
自检响应定义如下：自检响应=启用自检的传感器输出 - 未启用自检的传感器输出每个陀螺仪轴的自检限制在MPU-6000 / MPU-6050产品规格文件。
MPU6050使用说明书V5
a[0] = (short(chrTemp[3]<<8|chrTemp[2]))/32768.0*16; a[1] = (short(chrTemp[5]<<8|chrTemp[4]))/32768.0*16; a[2] = (short(chrTemp[7]<<8|chrTemp[6]))/32768.0*16; T = (short(chrTemp[9]<<8|chrTemp[8]))/340.0+36.25; break; case 0x52: w[0] = (short(chrTemp[3]<<8|chrTemp[2]))/32768.0*2000; w[1] = (short(chrTemp[5]<<8|chrTemp[4]))/32768.0*2000; w[2] = (short(chrTemp[7]<<8|chrTemp[6]))/32768.0*2000; T = (short(chrTemp[9]<<8|chrTemp[8]))/340.0+36.25; break; case 0x53: Angle[0] = (short(chrTemp[3]<<8|chrTemp[2]))/32768.0*180; Angle[1] = (short(chrTemp[5]<<8|chrTemp[4]))/32768.0*180; Angle[2] = (short(chrTemp[7]<<8|chrTemp[6]))/32768.0*180; T = (short(chrTemp[9]<<8|chrTemp[8]))/340.0+36.25; printf("a = %4.3f\t%4.3f\t%4.3f\t\r\n",a[0],a[1],a[2]); printf("w = %4.3f\t%4.3f\t%4.3f\t\r\n",w[0],w[1],w[2]); printf("Angle = %4.2f\t%4.2f\t%4.2f\tT=%4.2f\r\n",Angle[0],Angle[1],Angle[2],T); break; } }
mpu6050姿态解算原始数据
MPU6050姿态解算原始数据1. 概述MPU6050是一款集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计的惯性测量单元（IMU）。
它能够测量物体的姿态（即旋转角度）和加速度，并通过原始数据进行解算，提供准确的姿态信息。
本文将介绍MPU6050的原始数据和姿态解算的相关概念、原理和实现方法。
2. MPU6050原始数据MPU6050通过三轴陀螺仪和三轴加速度计测量物体的旋转角速度和加速度。
它的输出数据包括以下几个方面：•陀螺仪输出：以角速度（单位为度/秒）表示物体绕X、Y和Z轴的旋转速度。
•加速度计输出：以加速度（单位为m/s²）表示物体在X、Y和Z轴上的加速度。
这些原始数据可以通过I2C或SPI接口从MPU6050读取，并用于姿态解算。
3. 姿态解算原理姿态解算是通过陀螺仪和加速度计的原始数据，计算物体的姿态信息，包括滚动角（Roll）、俯仰角（Pitch）和航向角（Yaw）。
3.1 加速度计原理加速度计通过测量物体在各轴上的加速度，可以得到物体的倾斜角度。
加速度计的原理基于牛顿第二定律，即物体的加速度与受到的力成正比，与物体的质量成反比。
加速度计的输出数据包括X、Y和Z轴上的加速度，我们可以通过以下公式计算物体的倾斜角度：Roll = arctan2(Y, Z) Pitch = arctan2(-X, √(Y² + Z²))其中，arctan2是反正切函数，用于计算倾斜角度。
3.2 陀螺仪原理陀螺仪通过测量物体绕各轴的旋转速度，可以得到物体的旋转角速度。
陀螺仪的原理基于角动量守恒定律，即物体绕某一轴的旋转速度与所受到的力矩成正比，与物体的转动惯量成反比。
陀螺仪的输出数据包括X、Y和Z轴上的角速度，我们可以通过以下公式计算物体的旋转角度：Roll = Roll + (X * Δt) Pitch = Pitch + (Y * Δt) Yaw = Yaw + (Z * Δt)其中，Δt是采样时间间隔，X、Y和Z是陀螺仪的输出数据。
mpu6050和6000数据表中文英文对照
MPU-6000 and MPU-6050Register Map and DescriptionsRevision 4.0Purpose and Scope目的和范围This document provides preliminary information regarding the register map and descriptions for the Motion Processing Units™ MPU-6000™ and MPU-6050™, collectively called the MPU-60X0™ or MPU™.本文档提供了初步的信息有关的寄存器映射和描述运动处理单元™微处理器- 6000™和微处理器- 6050™,统称为MPU-60X0™或微控制器™。
The MPU devices provide the world’s first integrated 6-axis motion processor solution that eliminates the package-level gyroscope and accelerometer cross-axis misalignment associated with discrete solutions. The devices combine a 3-axis gyroscope and a 3-axis accelerometer on the same silicon die together with an onboard Digital Motion Processor™ (DMP™) capable of processing complex 9-axis sensor fusion algorithms using the field-proven and proprietary MotionFusion™ engine.微机设备提供了世界上第一个集成六轴运动处理器解决方案,消除了包访问的陀螺仪和加速度计横轴失调与离散的解决方案。
关于MPU6050的一些参数
这两天看了论坛里的关于MPU6050的帖子，自己回家照葫芦画瓢的也做了一些实验，关于如何和实际的姿态矫正联系起来还不太清楚，今天在看手册时，发现了"LSB/g"这个单位，不知道什么意思，后来经过多处查询，知道了这个单位的含义，在这里就作为学习笔记记录下来吧。
以MPU6050加速度测量值为例：当测量范围是±2g时，测量精度是16384LSB/g，这个参数的含义简单说就是当测量的加速值是1g（重力加速度）时，那么加速度的输出就是16384，这也就是为什么在程序中需要对加速度的原始数据除以16384。
那么为什么是16384呢，我们计算一下：16384*2=32768，32768*2=65536=2^16，MPU6050的ADC是16位的，所以不管测量范围多大，最终的输出范围都不会超过65535，所以测量范围越大，精度就越低。
下面计算一下测量范围是±16g时的精度：16*2/65536=0.00048828125，然后取倒数1/0.00048828125=2048，和手册上完全一样。
LSB/g是针对数字输出的传感器而言的。
陀螺仪加速度计MPU6050作者：nieyong陀螺仪陀螺仪，测量角速度，具有高动态特性，它是一个间接测量角度的器件。
它测量的是角度的导数，即角速度，要将角速度对时间积分才能得到角度。
陀螺仪就是内部有一个陀螺，它的轴由于陀螺效应始终与初始方向平行，这样就可以通过与初始方向的偏差计算出旋转方向和角度。
传感器MPU6050实际上是一个结构非常精密的芯片，内部包含超微小的陀螺。
如果这个世界是理想的，美好的，那我们的问题到此就解决了，从理论上讲只用陀螺仪是可以完成姿态导航的任务的。
只需要对3个轴的陀螺仪角速度进行积分，得到3个方向上的旋转角度，也就是姿态数据。
这也就是说的快速融合。
不过很遗憾，现实是残酷的，由于误差噪声等的存在，对陀螺仪积分并不能够得到完全准确的姿态，尤其是运转一段时间以后，积分误差的累加会让得到的姿态和实际的相差甚远。
运动检测芯片MPU6050(带加速度计和陀螺仪)
仅翻译了有用部分——By LeeDy.Li2013.1.7《MPU-6000/MPU-6050产品说明书》1.版本更新2.应用范围3.产品简介MPU-60X0是全球首例9轴运动处理传感器。
它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS 加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor），可用I2C 接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。
扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输出一个9轴的信号（SPI接口仅在MPU-6000可用）。
MPU-60X0也可以通过其I2C接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器。
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。
一个片上1024字节的FIFO，有助于降低系统功耗。
和所有设备寄存器之间的通信采用400kHz的I2C接口或1MHz的SPI接口（SPI仅MPU-6000可用）。
对于需要高速传输的应用，对寄存器的读取和中断可用20MHz的SPI。
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4×4×0.9mm，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2.5V±5%，3.0V±5%，或3.3V±5%。
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1.8±5%或者VDD。
mpu6050 校准 原理 -回复
mpu6050 校准原理-回复MPU6050校准原理MPU6050是一款常用的六轴传感器，可以同时测量三轴加速度和三轴陀螺仪的数据。
在使用这款传感器时，往往需要对其进行校准，以保证获取到的数据准确可靠。
本文将会一步一步回答MPU6050的校准原理。
第一步：选择校准方法在开始校准MPU6050之前，我们需要选择适合的校准方法。
目前常用的校准方法有两种：静态校准和动态校准。
静态校准适用于加速度计和陀螺仪的偏置校准，而动态校准则适用于获取传感器的比例因子和旋转矩阵。
对于加速度计的偏置校准，静态校准方法较为简单。
可以将MPU6050放置在一个水平面上，然后读取加速度计的数值。
根据重力加速度的大小和方向，可以计算出传感器的偏置量。
陀螺仪的偏置校准也可以采用类似的方法，通过寻找静止状态下的陀螺仪输出，计算出平均偏置值。
动态校准方法则需要通过一系列的旋转和移动，获取传感器的比例因子和旋转矩阵。
这些动作可以是自由运动或者事先设定的运动序列。
根据传感器输出的数据和实际的运动信息，可以使用最小二乘法或者其他优化算法计算出最佳的比例因子和旋转矩阵。
第二步：准备校准工具进行MPU6050校准时，需要准备一些必要的工具。
首先，需要一个支持MPU6050的开发板或者模块。
其次，需要一台计算机，用于连接MPU6050开发板，并进行数据传输和处理。
再次，需要一根连接线，用于连接MPU6050开发板和计算机。
此外，还需要一些软件工具，如Arduino IDE和相应的MPU6050库。
第三步：连接MPU6050和计算机在进行校准之前，需要将MPU6050连接到计算机上，并确保计算机能够正常识别MPU6050设备。
首先，将MPU6050开发板通过连接线连接到计算机的USB口或者其他适配接口上。
然后，打开Arduino IDE，并导入MPU6050库。
接下来，选择正确的开发板和端口，并编译上传一个简单的程序，用于测试MPU6050是否能够正常工作。
关于MPU6050的一些参数
这两天看了论坛里的关于MPU6050的帖子，自己回家照葫芦画瓢的也做了一些实验，关于如何和实际的姿态矫正联系起来还不太清楚，今天在看手册时，发现了"LSB/g"这个单位，不知道什么意思，后来经过多处查询，知道了这个单位的含义，在这里就作为学习笔记记录下来吧。
以MPU6050加速度测量值为例：当测量范围是±2g时，测量精度是16384LSB/g，这个参数的含义简单说就是当测量的加速值是1g（重力加速度）时，那么加速度的输出就是16384，这也就是为什么在程序中需要对加速度的原始数据除以16384。
那么为什么是16384呢，我们计算一下：16384*2=32768，32768*2=65536=2^16，MPU6050的ADC是16位的，所以不管测量范围多大，最终的输出范围都不会超过65535，所以测量范围越大，精度就越低。
下面计算一下测量范围是±16g时的精度：16*2/65536=0.00048828125，然后取倒数1/0.00048828125=2048，和手册上完全一样。
LSB/g是针对数字输出的传感器而言的。
陀螺仪加速度计MPU6050作者：nieyong陀螺仪陀螺仪，测量角速度，具有高动态特性，它是一个间接测量角度的器件。
它测量的是角度的导数，即角速度，要将角速度对时间积分才能得到角度。
陀螺仪就是内部有一个陀螺，它的轴由于陀螺效应始终与初始方向平行，这样就可以通过与初始方向的偏差计算出旋转方向和角度。
传感器MPU6050实际上是一个结构非常精密的芯片，内部包含超微小的陀螺。
如果这个世界是理想的，美好的，那我们的问题到此就解决了，从理论上讲只用陀螺仪是可以完成姿态导航的任务的。
只需要对3个轴的陀螺仪角速度进行积分，得到3个方向上的旋转角度，也就是姿态数据。
这也就是说的快速融合。
不过很遗憾，现实是残酷的，由于误差噪声等的存在，对陀螺仪积分并不能够得到完全准确的姿态，尤其是运转一段时间以后，积分误差的累加会让得到的姿态和实际的相差甚远。
MPU6050数据轻松分析
MPU6050数据轻松分析这个文章是根据自己学习，查资料的汇总，同时把一些自己的心得加进去。
如果有什么不对的，欢迎请大家指正、交流。
邮箱：z最近看到加速度计和陀螺仪比较火，而且也有很多人都在研究。
于是也在网上淘了一个mpu6050模块，想用来做自平衡小车。
可是使用起来就发愁了。
网上关于mpu6050的资料的确不少，但是大家都是互相抄袭，然后贴出一段程序，看完之后还是不知道所以然。
经过翻阅各个方面的资料，以及自己的研究在处理mpu6050数据方面有一些心得，在这里和大家分享一下。
在处理加速度计和陀螺仪用到的方法都是比较简单的，这里的简单并不是不需要任何基础知识，只是这些基本知识都是最基本的，比如简单的三角函数，数学计算，物理知识，c 语言以及基本的arduino知识（如果不会arduino会其它单片机也是一样的，本文实践是使用arduino），如果还不具备这些知识那就快去补课吧。
1、加速度和陀螺仪原理当然，在开始之前至少要弄懂什么是加速度计，什么是陀螺仪吧，否则那后边讲的都是没有意义的。
简单的说，加速度计主要是测量物体运动的加速度，陀螺仪主要测量物体转动的角速度。
这些理论的知识我就不多说了，都可以在网上查到。
这里推荐一篇讲的比较详细的文章《A Guide To using IMU (Accelerometer and Gyroscope Devices) in Embedded Applications》，在网上可以直接搜索到。
2、加速度测量在开始之前，不知大家是否还记得加速度具有合成定理？如果不记得可以先大概了解一下，其实简单的举个例子来说就是重力加速度可以理解成是由x,y,z三个方向的加速度共同作用的结果。
反过来说就是重力加速度可以分解成x,y,z三个方向的加速度。
加速度计可以测量某一时刻x,y,z三个方向的加速度值。
而自平衡小车利用加速度计测出重力加速度在x,y,z轴的分量，然后利用各个方向的分量与重力加速度的比值来计算出小车大致的倾角。
mpu6050姿态解算原始数据
mpu6050姿态解算原始数据MPU6050是一种常用的六轴（陀螺仪+加速度计）传感器模块，用于测量物体的姿态。
姿态解算是将MPU6050的原始数据（对应加速度计和陀螺仪的测量值）转换为对应的姿态角（如俯仰角、横滚角、偏航角）的过程。
姿态解算主要依靠以下算法进行：1. 传感器数据读取：通过I2C接口读取MPU6050的原始数据（加速度计和陀螺仪的测量值）。
2. 数据预处理：对于加速度计和陀螺仪的测量值，需要进行一些预处理，如零偏校准、单位转换等。
3. 加速度计姿态角计算：通过加速度计的测量值计算出物体的俯仰角和横滚角。
俯仰角（pitch）和横滚角（roll）可分别通过下式计算得出：pitch = atan2(Ay, sqrt(Ax^2 + Az^2))roll = atan2(-Ax, sqrt(Ay^2 + Az^2))其中，Ax、Ay、Az分别为加速度计在X、Y、Z轴方向的测量值。
4. 陀螺仪姿态角计算：通过陀螺仪的测量值计算物体的角速度，再积分得到偏航角。
由于陀螺仪存在漂移误差，需要使用卡尔曼滤波等算法进行误差修正。
偏航角（yaw）的计算公式如下： yaw = pre_yaw + gyro_z * dt其中，pre_yaw为上一时刻的偏航角，gyro_z为陀螺仪在Z轴方向的测量值，dt为采样时间间隔。
5. 姿态角融合：通过将加速度计和陀螺仪计算得到的姿态角进行融合，得到最终的姿态角。
常用的融合算法有互补滤波（Complementary Filter）、卡尔曼滤波等。
需要注意的是，由于MPU6050是一种低成本的传感器模块，姿态解算的结果可能存在一定的误差，尤其是在长时间使用或者快速转动等情况下。
为了获得更精确的姿态解算结果，有时需要使用高精度的传感器或借助其他传感器（如磁力计）进行辅助。
MPU6050芯片
摘要MPU6050是一种非常流行的空间运动传感器芯片，可以获取器件当前的三个加速度分量和三个旋转角速度。
由于其体积小巧，功能强大，精度较高，不仅被广泛应用于工业，同时也是航模爱好者的神器，被安装在各类飞行器上驰骋蓝天。
随着Arduino开发板的普及，许多朋友希望能够自己制作基于MPU6050的控制系统，但由于缺乏专业知识而难以上手。
此外，MPU6050的数据是有较大噪音的，若不进行滤波会对整个控制系统的精准确带来严重影响。
MPU6050芯片内自带了一个数据处理子模块DMP，已经内置了滤波算法，在许多应用中使用DMP输出的数据已经能够很好的满足要求。
本文将直接面对原始测量数据，从连线、芯片通信开始一步一步教你如何利用Arduino获取MPU6050的数据并进行卡尔曼滤波，最终获得稳定的系统运动状态。
一、Arduino与MPU-6050的通信为避免纠缠于电路细节，我们直接使用集成的MPU6050模块。
MPU6050的数据接口用的是I2C总线协议，因此我们需要Wire程序库的帮助来实现Arduino与MPU6050之间的通信。
请先确认你的Arduino编程环境中已安装Wire库。
Wire库的官方文档（/en/Reference）中指出：在UNO板子上，SDA接口对应的是A4引脚，SCL对应的是A5引脚。
MPU6050需要5V的电源，可由UNO板直接供电。
按照下图连线。
（紫色线是中断线，这里用不到，可以不接）MPU6050的数据写入和读出均通过其芯片内部的寄存器实现，这些寄存器的地址都是1个字节，也就是8位的寻址空间，其寄存器的详细列表说明书请点击下载：/Products/Mod1.1 将数据写入MPU-6050在每次向器件写入数据前要先打开Wire的传输模式，并指定器件的总线地址，MPU6050的总线地址是0x68（AD0引脚为高电平时地址为0x69）。
然后写入一个字节的寄存器起始地址，再写入任意长度的数据。
简单介绍各类陀螺仪的使用
简单介绍各类陀螺仪的使用简单介绍各类陀螺仪的使用最近，被安排调试MPU6050模块，之前从没接触过相关MEMS 传感器，所以感觉一头雾水。
幸好还有网络，还有强大的兄弟团的支持。
不过，很可惜，网上大部分资料只是简单教你如何配置MPU6050并从数据寄存器读出测量值，而之后的数据处理很少涉及。
这使得像我一样的菜鸟们十分抓狂。
所以在此开辟专栏，希望大家集思广益，共同征服MPU6050。
对于那些还不知道MPU6050是啥玩意的童鞋们，百度文科会告诉你。
由于对此传感器的介绍铺天盖地，所以此处就一笔带过，不再详细介绍。
毫无疑问，无论是学习MPU6050，还是其他ICs，大家首先想到的是数据手册。
没错，MPU6050有两个非常重要的数据手册，一个是PS-MPU- 6000A，另一个是RM-MPU-6000A。
其他的都是原厂评估板的相关使用手册，对我们屌丝来说可以不用拜读了。
PS-MPU-6000A是产品说明书，主要介绍了内部的结构、技术参数以及封装等内容；RM-MPU-6000A（*）是寄存器映射和描述文档，里面详细介绍了MPU6050内部各个寄存器的实现功能，对我们用户来说相当重要。
网上虽然有一些翻译的中文资料，但自己还是硬着头皮仔细研读了一下两个手册。
下面就把自己的心得和大家一起分享一下（产品说明书网上已有中文版，这里着重讲一下第二个数据手册）。
RM-MPU-6000A列出了将近100个寄存器，还有一部分寄存器没有列出来，估计是不对用户开放的。
这些寄存器大致上可分为如下几类：自检寄存器、陀螺仪加速度配置寄存器、总线配置相关寄存器、中断配置寄存器、数据寄存器、第三方传感器配置寄存器、FIFO相关寄存器、系统配置寄存器。
第一次看到这么多寄存器时倒吸一口凉气，相信很多网友会跟我有相同的感觉。
其实，仔细分析下来，真正需要你配置的寄存器也就一半左右。
由于我手中的MPU6050模块并没有外接第三方传感器，所以需要配置的寄存器就更少了。
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MPU-60X0是全球首例9轴运动处理传感器。
它集成了3轴MEMS 陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP （DigitalMotionProcessor），可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。
扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输出一个9轴的信号（SPI接口仅在MPU-6000可用）。
MPU-60X0也可以通过其I2C 接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器。
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。
一个片上1024字节的FIFO，有助于降低系统功耗。
和所有设备寄存器之间的通信采用400kHz的I2C接口或1MHz的SPI接口（SPI仅MPU-6000可用）。
对于需要高速传输的应用，对寄存器的读取和中断可用20MHz的SPI。
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4×4×0.9mm，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2.5V±5%，3.0V±5%，或3.3V±5%。
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1.8±5%或者VDD5.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2.5V±5%、3.0V±5%、3.3V±5%；VDDIO为1.8V±5% 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：40uA@10Hz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.电气特征7.使用说明J/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.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。
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.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：①内部的弛豫振荡器②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：①32.768kHz方波②19.2MHz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传感器通过一个ADC来产生数字温度测量信号，其值可从FIFO或者传感器数据寄存器读出。
9.6偏压和LDO（低压差线性稳压器）偏压和LDO部分提供了MPU-60X0需要的内部支持以及参考电压和参考电流。
它的两个输入为VDD（2.1V~3.6V）和VLOGIC逻辑参考电压（1.71V~VDD），其中VLOGIC仅在MPU-6050上可用。
LDO输出在REGOUT引脚，连接了一个旁路电容。
9.7电荷泵板上的电荷泵提供了MEMS振荡器需要的高电压，输出在CPOUT 引脚，连接了一个旁路电容。
10.数字接口10.1描述内部寄存器可通过400kHz的I2C接口或1MHz的SPI接口来操作。
10.2I2C接口二线接口，包括串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
连接到I2C接口的设备可做主设备或从设备。
主设备将Slave地址传到总线上，从设备用与其匹配的地址来识别主设备。
当连接到系统芯片时，MPU-60X0总是作为从设备。
SDA和SCL信号线通常需要接上拉电阻到VDD。
最大总线速率为400kHz。
MPU-60X0的Slave地址为b110100X，7位字长，最低有效位X由AD0管脚上的逻辑电平决定。
这样就可以允许两个MPU-60X0连接到同一条I2C总线，此时，一个设备的地址为b1101000（AD0为逻辑低电平），另一个为b1101001（AD0为逻辑高）。
10.3I2C通讯协议开始（S）和结束（P）标志当SCL线为高电平时，SDA线由高到低的下降沿，为传输开始标志（S）。