《MPU-6000 / MPU-6050 产品说明书》外文翻译资料

 2022-08-08 11:08

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《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plusmn;250，plusmn;500，plusmn;1000，plusmn;2000°/秒（dps），加速度计可测范围为plusmn;2，plusmn;4，plusmn;8，plusmn;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plusmn;1%变动的振荡器。

芯片尺寸 4times;4times;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 2.5Vplusmn;5%，3.0Vplusmn;5%，或 3.3Vplusmn;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1.8plusmn;5%或者 VDD。

4.应用领域

5.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。

可程式控制，且程式控制范围为plusmn;2g、plusmn;4g、plusmn;8g 和plusmn;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: Digital Motion Processing)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(Sync pin)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 2.5Vplusmn;5%、3.0Vplusmn;5%、3.3Vplusmn;5%；VDDIO 为 1.8Vplusmn; 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(serial host interface)

内建振荡器在工作温度范围内仅有plusmn;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

7.1 引脚输出和信号描述

引脚编号

MPU-6000

MPU-6050

引脚名称

描述

1

Y

Y

CLKIN

可选的外部时钟输入，如果不用则连到 GND

6

Y

Y

AUX_DA

I2C 主串行数据，用于外接传感器

7

Y

Y

AUX_CL

I2C 主串行时钟，用于外接传感器

8

Y

/CS

SPI 片选（0=SPI mode）

8

Y

VLOGIC

数字 I/O 供电电压

9

Y

AD0/SDO

I2C Slave 地址 LSB（AD0）；

SPI 串行数据输出（SDO）

9

Y

AD0

I2C Slave 地址 LSB（AD0）

10

Y

Y

REGOUT

校准滤波电容连线

11

Y

Y

FSYNC

帧同步数字输入

12

Y

Y

INT

中断数字输出（推挽或开漏）

13

Y

Y

VDD

电源电压及数字 I/O 供电电压

18

Y

Y

GND

电源地

19, 21, 22

Y

Y

RESV

预留，不接

20

Y

Y

CPOUT

电荷泵电容连线

23

Y

SCL/SCLK

I2C 串行时钟（SCL）； SPI 串行时钟（SCLK）

23

Y

SCL

I2C 串行时钟（SCL)

24

Y

SDA/SDI

I2C 串行数据（SDA）；

SPI 串行数据输入（SDI）

24

Y

SDA

I2C 串行数据（SDA）

2, 3, 4, 5, 14,

15, 16, 17

Y

Y

NC

不接

7.2 典型应用

7.3 所用电容规格

器件

标签

规格

数量

校准滤波电容（Pin 10）

C1

陶瓷，X7R，0.1uFplusmn;10%，2V

1

VDD 旁路电容（Pin 13）

C2

陶瓷，X7R，0.1uFplusmn;10%，4V

1

电荷泵电容（Pin 20）

C3

陶瓷，X7R，10uFplusmn;10%，50V

1

VLOGIC 旁路电容（Pin 8）

C4

陶瓷，X7R，10uFplusmn;10%，4V

1

7.4 上电过程建议

  1. VLOGIC 振幅必须le;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）le;100ms
  4. VLOGIC 上升时间（TVLGR）为实际值的 10%到 90%之间
  5. VLOGIC 上升时间（TVLGR）le;3ms
  6. 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
    1. 系统结构图

    1. 结构描述
    2. 三轴陀螺仪简介
    3. 三轴加速度计简介
    4. 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。

    1. 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。

    1. 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：I2C Master Mode，此时 MPU-60X0 作为主设备与外接传感器通信；Pass-Through Mode，此时仅用作连接，允许 MPU 和外接传感器同时和芯片通信。

    1. 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。

    1. 使用 I2C 接口的 9 轴传感器方案

下图中，系统芯片（System Processor）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。

    1. 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

M

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