开发者学堂课程【HaaS 物联网应用开发课程：5_3_2_陀螺仪小球_硬件讲解】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。
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5_3_2_陀螺仪小球_硬件讲解
内容介绍：
一、MPU6050芯片硬件介绍
二、MPU6050 寄存器介绍
一、MPU6050芯片硬件介绍
1.原理图及外观
MPU6050芯片通过 I2C 接口进行通讯。
支持 INT 中断功能，当数据到来时可以在该引脚上触发中断（MPU6050_INT—HaaS 1000 GPIO_P4_1）.
通过AD0引脚决定了器件地址的bit0，AD0被拉低，I2C 的地址的 bit0就为0，AD0被拉高，I2C 从设备地址的bit0就为1。把 AD0 接到 VCC_3V3 ，其 bit0 为1，从地址为0X69。Bit0 为0，从地址为0X68
2.MPU6050芯片特性
MPU6050 芯片中有 I2C 接口最快接受400kHz，规定属于为快速模式。
集成3轴的 MEMS 陀螺仪、3轴 MEMS 及速度计以及一个可扩展的数字运动处理器 DMP （DigitalMotion Processor），
可用 I2C 接口扩展第三方数字传感器，比如磁力计、压力传感器等，陀螺仪和加速度计均使用16位的 ADC 进行测量。
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，片内1024节的 FIFO，有助于降低系统功耗，减少 MCU 之间的通信次数，内部内嵌了一个温度传感器和精度范围在±1%内的振荡器，芯片尺寸4×4×0.9mm，QFN封装，可承受最大10000g的冲击。
对于物体，要描述运动姿态，除了用 x，y，z 三个轴的加速度之外，还会用到三个轴的选装运动状态。
欧拉角是表达旋转的最常用的方式之一。
在 x，y，z 三个方向上旋转运动状态分别用 yaw，pitch，roll 进行测量。
电子中的旋转运动姿态通过陀螺仪传感器进行计算，而一般的陀螺仪不会直接输出 pitch、yaw、roll 三个指标，计算过程中会使用滤波算法、融合算法等，较为复杂。
MPU6050 内部就集成了 DMP 的运动引擎，全程 Digital Motion Processor，主要完成计算 pitch，yaw、roll三个指标中的滤波及数据融合，直接输出四元组。
降低了主控芯片的工作负担，提高了计算精度。Motion Driver 是 invensense 针对其运动传感器的软件包，其软件包的核心算法部分用静态链接库的形式提供。
DMP 对姿态运算频率最高是200Hz。
MPU6050内部结构图， ClOCK 表示为一个震荡期，中间 x、y、z 三个方向的加速度传感器以及三个方向上的角速度传感器，和一个温度传感器，模拟信号经过 ADC 进行转换，转换后就形成了离散的数字信号，离散的数字信号就会存在 MPU6050 的 CPU 内，主 CPU 可以通过I2C 接口将数据读出，若开启 DMP 中的小 DSP ，则会进行更高精度的计算。
MPU6050芯片可以扩展第三方 I2C 传感器，有一组I2C的 master 控制器。
二、MPU6050 寄存器介绍
（1）MPU6050芯片的可配置选项很丰富含有配置寄存器（加速度、角速度、FIFO），
I2C主从设备控制及状态寄存器，因为MPU6050作为陀螺仪加速度传感器的时候，是从设备给主设备提供结果，而且又能扩展第三方的传感器，而扩展第三方传感器的时候是给主设备工作的，不管是主从设备，I2C 所现的各种参数是可以自行设置的，也有中断控制及状态寄存器，加速度、角速度及扩展传感器数据寄存器，低功耗设定寄存器。
跟本实验最有关的寄存器为三轴加速度寄存器、温度寄存器、三轴陀螺仪寄存器。第一列是16进制的地址，第二列是10进制的地址，第三列之后代表传感器存放对应数据值的具体位置。比如要读取X轴的加速度，可以读取3B 和3C 的寄存器，把 X 为3B 的值向左移8位和0X3C 的值相加，就为实际的结果。
（2）Power Management 1 寄存器为控制寄存器，比如 Bit7 写入1，代表芯片复位，Bit6 写入1，代表芯片进入低功耗模式，在 SLEEP 为0的时候，CYCLE 设置为1，代表让设备进入周期性工作模式，可以通过对 Power Management 2进行配置来控制器设定其工作周期。
Bit3 写入1，代表关闭芯片的测温功能，CLKSEL 作用为选择芯片工作使用的时钟源。
（3）Power Management 2 寄存器的 Bit6 和 Bit7 是设定 wake-up frequency 配合 pragma once psycho 控制芯片周期性工作，bit5 到 bit0 分别是对应x，y，z三个轴方向的角速度，例如写入1，就代表 x 轴加速度传感器进入 standby 模式
Gyroscope Configuration 计算器用于配置陀螺仪传感器的参数，bit7、bit6、bit5 写入1的时候，分别是让 x，y，z三个轴的传感器进入自测模式，bit3和 bit4是设置陀螺仪传感器的满量程范围。
（4）Accelerometer Configuration 计算器是用来设定加速度 g 的参数，bit7、bit6。
Bit5写入1，即代表 x，y，z 加速度传感器进入自测模式，bit3和 bit4 是设置加速度传感器的满量程范围
（5）Sample Rate Divider 计算器是用来设定传感器的采样频率，陀螺仪传感器的采样频率是通过公式 Sample Rate = Gyroscope Output Rate/（1+ SMPLRT_DIV）。
对于加速度传感器，输出频率固定是1k，如果想要设定采样频率为50，计算方式为 SAMPLRT_DIV =1000/50-1
Config Register 计算器适用于设定外部帧同步引脚的采样频率及数字低通滤波器的，通过低通滤波器对测量结果进行滤波，会增大测量延迟，不同滤波器的测量延迟不同。
