四軸飛行器用的芯片mpu9250中文

1、目錄1.信息41.1 版本歷史4? 翻譯者的話41.2 文檔說明5概述51.31.4 應(yīng)用領(lǐng)域52 特性62.1 陀螺儀特性6度特性62.22.3 電子羅盤特性62.4 其他特性72.5 應(yīng)用建議73 電氣特性83.1 陀螺儀參數(shù)83.2 度參數(shù)93.3 磁力計(jì)參數(shù)103.4 電氣特性113.4.1 D.C.電氣特性113.4.2 A.C.電氣特性123.4.3 其他特性143.5 I2C 時(shí)序特性153.6 SPI 時(shí)序特性164 使用說明194.1 引腳功能說明194.2 典型電路204.3 周圍電路元器件.204.4 內(nèi)部框圖214.5 概述224.6 16 位ADC 三軸陀螺儀信號(hào)輸出

2、及調(diào)理224.7 16 位 ADC 三軸度信號(hào)輸出及調(diào)理224.8 16 位 ADC 三軸磁力計(jì)信號(hào)輸出及調(diào)理224.9 運(yùn)動(dòng)數(shù)字處理引擎（DMP）234.10 主 I2C 及 SPI 通信234.11輔助 I2C通訊234.12 自檢模式244.13 MPU-250 I2C 通信解決方案254.14 MPU-9250 SPI 通信解決方案264.15 時(shí)鐘方案264.16 數(shù)據(jù)寄存器274.17 FIFO 數(shù)據(jù)緩存區(qū)274.18 中斷功能272 / 414.19 溫度數(shù)字輸出284.20 穩(wěn)壓偏置284.21 電荷泵284.22 標(biāo)準(zhǔn)供能方案284.23 電源和復(fù)位規(guī)則285 硬件新技術(shù)29

3、6 可編程中斷306.1 運(yùn)動(dòng)喚醒中斷307 數(shù)字接口327.1 I2C 和 SPI 接口327.2 I2C 通信327.3 I2C 通信協(xié)議32I2C 符號(hào)說明34SPI 通訊協(xié)議357.47.58 串行接口368.1 I2C 使用方案369 封裝379.1 軸.3710 封裝號(hào)39測(cè)試4011.1 質(zhì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)4011.2 測(cè)試方案4012 參考說明41113 / 41信息1.1.1 版本歷史? 翻譯者的話本次的翻譯為 V1.0 翻譯第一版，可能某些地方翻譯不是很準(zhǔn)確。如果您有疑議，請(qǐng)發(fā)意見或建議至 terminaterfxy或者在新浪私信出迷者。本人將做不定期的更新。如果有新版本放出，將

4、通過通知，其他方式贖不通知。感謝支持。說明：與此文檔配套的還有 MPU-9250 寄存器手冊(cè)中文版。4 / 41時(shí)間版本描述12/23/141.0首款 9 軸中文資料 V1.0 版，翻譯 V1.0 版MPU9250 英文資料，造福廣大 9 軸中文開發(fā)及愛好者1.2 文檔說明本說明書只提供基礎(chǔ)的有 3XX1mm。設(shè)計(jì)及規(guī)格設(shè)計(jì)的信息。本采用 QFN 封裝，封裝大小只若規(guī)格發(fā)生改變，恕不另行通知。最終效果取決于特性。若想查看寄存器，請(qǐng)查閱寄存器文檔。概述1.3MPU9250 是一個(gè) QFN 封裝的復(fù)合（MCM），它由 2 部分組成。一組是 3 軸度還有 3 軸陀螺儀，另一組則是 AKM 公司的 A

5、K8963 3 軸磁力計(jì)。所以，MPU9250 是一款 9軸運(yùn)動(dòng)跟蹤裝置，他在小小的 3X3X1mm 的封裝中融合了 3 軸度，3 軸陀螺儀以及數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器（DMP）并且兼容 MPU6515。其完美的 I2C 方案，可直接輸出 9 軸的全部數(shù)據(jù)。的設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)性的融合，時(shí)鐘校準(zhǔn)功能，讓開發(fā)者避開了繁瑣復(fù)雜的選擇和外設(shè)成本，保證最佳的性能。本也為兼容其它傳感器開放了輔助 I2C接口，比如連接傳感器。MPU9250 的具有三個(gè) 16 位度 AD 輸出，三個(gè) 16 位陀螺儀 AD 輸出，三個(gè) 6 位磁力計(jì) AD 輸出。精密的慢速和快速運(yùn)動(dòng)跟蹤，提供給客戶全量程的可編程陀螺儀參數(shù)選擇（±25

6、0，±500，±1000，and±2000 °/秒（dps），可編程的±4g，±8g，±16g，以及最大磁力計(jì)可達(dá)到±4800uT。度參數(shù)選擇±2g，其他業(yè)界領(lǐng)先的功能還有可編程的數(shù)字濾波器，40-85時(shí)帶高精度的 1%的時(shí)鐘漂移， 嵌入了溫度傳感器，并且?guī)в锌删幊讨袛唷Ｔ撗b置提供 I2C 和 SPI 的接口，2.4-3.6V 的供電電壓，還有單獨(dú)的數(shù)字 IO 口，支持 1.71V 到 VDD。通信采用 400KHz 的 I2C 和 1MHz 的 SPI，若需要更快的速度，可以用 SPI 在 20MHz

7、的模式下直接傳感器和中斷寄存器。采用 CMOS-MEMS 的制作平臺(tái)，讓傳感器以低成本的高性能集成在一個(gè) 3x3x1mm 的內(nèi)，并且能承受住 10，000g 的沖擊。應(yīng)用領(lǐng)域1.4無需觸碰操作的技術(shù)手勢(shì)體感位置查找服務(wù)等便攜式器設(shè)備PS4 或 XBOX 等手柄器3D 電視或機(jī)頂盒，3D 鼠標(biāo)可穿戴的健康智能設(shè)備5 / 412 特性2.1 陀螺儀特性三軸陀螺儀的特性：用戶可編量程（±250，±500，±1000 度/秒）三軸（x，y，z）16 位ADC 角速度數(shù)字輸出可編程數(shù)字低通濾波陀螺儀工作電流：3.2mA 休眠模式電流：8uA出廠靈敏度校準(zhǔn)自我檢測(cè)度特性2.2

8、三軸度計(jì)的特性：用戶可編量程（±2g，±4g，±8g，±16g）三軸 16 位ADC度數(shù)字輸出度計(jì)正常工作電流：450uA低功耗模式電流：0.98Hz-8.4uA31.25Hz-19.8uA休眠模式電流：8uA 用戶可編程中斷運(yùn)動(dòng)中斷喚醒功能自我檢測(cè)2.3 電子羅盤特性磁場(chǎng)計(jì)的特性：3 軸單片傳感器大量程低功耗高精度14 位（0.6uT/LSB）和 16 位（15uT/LSB）的分辨率輸出最大±4800uT 的測(cè)量范圍磁力計(jì)的正常工作電流：280uA8Hz內(nèi)部自我檢測(cè)功能6 / 412.4 其他特性MPU250 包含以下的額外特性:輔助 I2C

9、 總線可讀外部其他傳感器（比如9 軸和 DMP 開始工作時(shí)耗電 3.5mA VDD 供能電壓范圍 2.4-3.6VVDDIO 為輔助 I2C 設(shè)備提供參考電壓目前最薄最小 QEN 設(shè)備：3x3x1mm 最小的 9 軸交叉軸傳感器512 字節(jié)的 FIFO 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)字溫度傳感器可編程的數(shù)字濾波器10，000g 防震全寄存器 I2C 通信最快達(dá)到 400KHz全寄存器 SPI 通訊達(dá)到 1MHz氣壓傳感器）20MHz 的 SPI速度并帶中斷寄存器MEMS 結(jié)構(gòu)晶圓級(jí)密封符合 RoHS 綠色環(huán)保要求2.5 應(yīng)用建議內(nèi)部自帶的運(yùn)動(dòng)處理器可以做運(yùn)動(dòng)處理?？删幊讨袛嗫梢杂脕碜龅凸牡氖謩?shì)識(shí)別?？梢詥为?dú)開

10、啟低功耗 DMP 記而讓主機(jī)休眠。7 / 413 電氣特性3.1 陀螺儀參數(shù)典型工作電路請(qǐng)參閱 4.2 章節(jié)，VDD =2.5V，VDDIO=2.5V，TA=25，除非另外說明。表 1 陀螺儀規(guī)格8 / 41參數(shù)條件最小值典型值最大值全部量程FS_SEL=0±250º/sFS_SEL=1±500º/sFS_SEL=2±1000º/sFS_SEL=3±2000º/s陀螺儀字長(zhǎng)16Bits靈敏度FS_SEL=0131LSB/(º/s)FS_SEL=165.5LSB/(º/s)FS_SEL=232.8

11、LSB/(º/s)FS_SEL=316.4LSB/(º/s)靈敏度測(cè)試溫度25±3%靈敏度適用溫度范圍-40°C- +85±4%非線性25時(shí)最接近直線±0.1%交叉軸靈敏度±2%ZEO 差25°C±5º/sZEO 溫度變化范圍-40°C 到+85°C±30º/sRMS 噪聲DLPFCFG=2 (92 Hz)0.1º/s-rms噪聲密度0.01º/s/Hz陀螺儀采樣頻率252729KHz低通濾波響應(yīng)可編程范圍5250Hz陀螺儀啟動(dòng)時(shí)間睡眠

12、模式35ms輸出速率可編程，正常模式48000Hz度參數(shù)3.2典型工作電路請(qǐng)參閱 4.2 章節(jié)，VDD =2.5V，VDDIO=2.5V，TA=25，除非另外說明。表 2度規(guī)格9 / 41參數(shù)條件最小值典型值最大值全部量程AFS_SEL=0±2gAFS_SEL=1±4gAFS_SEL=2±8gAFS_SEL=3±16g陀螺儀字長(zhǎng)16Bits靈敏度AFS_SEL=016,384LSB/gAFS_SEL=18,192LSB/gAFS_SEL=24,096LSB/gAFS_SEL=32,048LSB/g靈敏度測(cè)試溫度25±3%靈敏度適用溫度范圍-40

13、°C- +85±0.026%/°C非線性25時(shí)最接近直線±0.5%交叉軸靈敏度±2%ZEO 差25°C±60º/sZEO 溫度變化范圍-40°C 到+85°C±80º/sRMS 噪聲DLPFCFG=2 (94 Hz)±1.5º/s-rms噪聲密度0.01º/s/Hz低通濾波響應(yīng)可編程范圍5250Hz靈敏度智能調(diào)節(jié)4mg/LSB度儀啟動(dòng)時(shí)間睡眠模式20ms冷啟動(dòng)，1msVdd 起跳30ms輸出速率低功耗（循環(huán)）0.24500Hz循環(huán)，過載±

14、;15低噪44000Hz3.3 磁力計(jì)參數(shù)典型工作電路請(qǐng)參閱 4.2 章節(jié)，VDD =2.5V，VDDIO=2.5V，TA=25，除非另外說明。10 / 41參數(shù)條件最小值典型值最大值磁力計(jì)測(cè)量范圍±4800uTADC 字長(zhǎng)14Bits靈敏度值0.6uT/LSB零點(diǎn)輸出初始偏差±500LSB3.4 電氣特性3.4.1 D.C.電氣特性典型工作電路請(qǐng)參閱 4.2 章節(jié)，VDD =2.5V，VDDIO=2.5V，TA=25，除非另外說明。表 3 D.C.電氣特性說明：1. 低功耗模式支持的輸出速率：0.24，0.49，0.98，1.95，3.91，7.81，15.63，31.2

15、5，62.50，125，250，500Hz.電流消耗計(jì)算方式：電流（uA）=休眠模式電流+更新速率*0.37611 / 41參數(shù)條件最小值典型值最大值說明電源電壓VDDVVDDIO1.711.8VDDV電源電流正常模式9 軸，1kHz 陀螺儀，4kHz 加速度，8Hz 磁力速率3.7mA6 軸，1kHz 陀螺儀，4kHz 加速度3.4mA3 軸度，1kHz ODR3.2mA6 軸（度+磁力計(jì)），加速度和磁力更新速率 8kHz730uA3 軸度，4kHz ODR450uA3 軸磁力計(jì)，8Hz 更新速率280uA度計(jì)低功耗模式（其余功能不可用）0.98Hz 的更新速率8.4uA3

16、1.25Hz 更新速率19.8uA空閑狀態(tài)8uA溫度范圍溫度范圍超出范圍參數(shù)不再適用-40853.4.2 A.C.電氣特性典型工作電路請(qǐng)參閱 4.2 章節(jié)，VDD =2.5V，VDDIO=2.5V，TA=25，除非另外說明。12 / 41參數(shù)條件最小值典型值最大值起跳時(shí)間直接起跳,速率是最終值的 10%-90%0.1100ms使用溫度范圍周圍環(huán)境-4085靈敏度333.87LSB/°C偏移210LSB起跳時(shí)間（TRAMP）有效功率-復(fù)位0.0120100ms寄存器讀啟動(dòng)時(shí)間上電-上升沿11100msI2C 地址AD0=0 AD0=111010001101001VIH 高電平輸入0.7

17、*VDDIOVVIL 低電平輸入0.3*VDDIOVCI 輸入電容<10pFVOH 高電平輸出RLOAD=1M;0.9*VDDIOVVOL1 低電平輸出RLOAD=1M;0.1*VDDIOVVOL.INT1 中斷低電平輸出OPEN=1,0.3mA 灌電流0.1V漏極輸出電流OPEN=1100nAtINT 中斷脈寬時(shí)間LATCH_INT_EN=010µsVIL 低電平輸入-0.5V0.3*VDDIOVVIH 高電平輸入0.7*VDDIOVDDIO+0.5VVVhys 遲滯電壓0.1*VDDIOVVOL 低電平輸出電壓3mA 灌電流00.4VIOL 低電平輸出電流VOL=0.4VV

18、OL=0.6V36mAmAVhys 漏極電流輸出100nAVOL1 低電平電壓輸出VDDIO > 2V; 1mA 灌電流00.4VVOL3 低電平電壓輸出VDDIO > 2V; 1mA 灌電流00.2*VDDIOVIOL 低電平電流輸出VOL = 0.4VVOL = 0.6V36mA mA漏極電流輸出100nAtof VIHmax 到 VILmax 下降沿時(shí)間Cb 總線電容值 pF20+0.1Cb250ns采樣率Fchoice=0,1,2SMPLRT_DIV=032kHzFchoice=3;DLPFCFG=0 or 7 SMPLRT_DIV=08kHzFchoice=3;DLPFC

19、FG=1,2,3,4,5,6;1kHz表 4A.C.電氣特性13 / 41SMPLRT_DIV=0時(shí)鐘頻率誤差CLK_SEL=0, 6; 25°C-2+2%CLK_SEL=1,2,3,4,5; 25°C-1+1%超過溫度后時(shí)鐘頻率誤差CLK_SEL=0,6-10+10%CLK_SEL=1,2,3,4,5±13.4.3 其他特性典型工作電路在 4.2 章節(jié)，VDD =2.5V， VDDIO=2.5V，TA=25，除非另外說明。表 5其他特性14 / 41參數(shù)條件最小值典型值最大值SPI操作全部寄存器速率低速讀寫100±10%KHz高速讀寫1 ±1

20、0%MHzSPI 只讀中斷寄存器速率20 ±10%MHzI2C 操作頻率全寄存器，快速模式400KHz全寄存器，標(biāo)準(zhǔn)模式100KHz3.5 I2C 時(shí)序特性典型工作電路請(qǐng)參閱 4.2 章節(jié)，VDD =2.4-3.6V， VDDIO=1.7V-VDD，TA=25，除非另外說明。參數(shù)條件最小值典型最大值說明值I2C 時(shí)序I2C 快速模式fSCLSCLK 時(shí)鐘頻率400kHztHD.STA,開始 等待時(shí)間0.6µstLOWSCL 低電長(zhǎng)1.3µstHIGHSCL 高電長(zhǎng)0.6µstSU.STA 開始 設(shè)置時(shí)間0.6µstHD.DATSDA 數(shù)據(jù)保持時(shí)

21、長(zhǎng)0µstSU.DATSDA 數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)長(zhǎng)100nstrSDA SCL 上升沿時(shí)間Cb 總線電容值10-400pF300ns20+0.1CbtfSDA SCL 下降沿時(shí)間tSU.STO 停止設(shè)置時(shí)間0.6µstBUF 總線空余時(shí)間1.3µsCb 各總線負(fù)載電容<400pFtVD.DAT 數(shù)據(jù)有效期0.9µstVD.ACK 數(shù)據(jù)確認(rèn)時(shí)間0.9µs表 6I2C 時(shí)序特性說明：時(shí)序特性適用于主從 I2C 模式溫度電壓等特性與使用環(huán)境等有關(guān)I2C 時(shí)序邏輯15 / 413.6 SPI 時(shí)序特性典型工作電路在 4.2 章節(jié)，VDD =2.4-3.6

22、V， VDDIO=1.7V-VDD，TA=25，除非另外說明。表 7 SPI 時(shí)序特性說明：溫度電壓等特性與使用環(huán)境相關(guān)SPI 時(shí)序特性3.6.1 fSCLK = 20MHz16 / 41參數(shù)條件最小值典型值最大值SPI 時(shí)序fSCLKSCLK 時(shí)鐘頻率0.920MHztLOWSCLK 低電平-nstHIGHSCLK 高電平-ns參數(shù)條件最小值典型值最大值說明SPI 時(shí)序fSCLKSCLK 時(shí)鐘頻率1MHztLOWSCLK 低電平400nstHIGHSCLK 高電平400nstSU.CSCS 等待準(zhǔn)備時(shí)間8nstHD.CSCS 持續(xù)等待時(shí)長(zhǎng)500nstSU.SDISDI 等待準(zhǔn)備時(shí)長(zhǎng)11nst

23、HD.SDISDI 持續(xù)等待時(shí)長(zhǎng)7nstVD.SDOSOD 有效時(shí)長(zhǎng)Cload = 20pF100nstHD.SDOSOD 持續(xù)時(shí)長(zhǎng)Cload = 20pF4nstDIS.SDOSOD 無效輸出時(shí)間50ns表 8 fCLK = 20MHz說明：1.溫度電壓等特性還與使用環(huán)境有關(guān)17 / 41tSU.CSCS 準(zhǔn)備時(shí)長(zhǎng)1nstHD.CSCS 持留時(shí)間1nstSU.SDISDI 準(zhǔn)備時(shí)長(zhǎng)0NstHD.SDISDI 持留時(shí)間1nstVD.SDOSDO 生效時(shí)間Cload = 20pF25nstDIS.SDOSDO 無效輸出25ns3.7 最大額定值大于這些最大額定值很可能會(huì)造成性損壞。并且在這種極限

24、條件下很可能會(huì)毀壞本身，更別說測(cè)到的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)了。18 / 41參數(shù)符號(hào)條件最小值最大值電壓輸入VDD-0.54.0VVDDIO-0.54.0V度0.2ms 持續(xù)時(shí)長(zhǎng)10，000g溫度工作-40105°C儲(chǔ)能-40125°C靜電耐壓放電2KV電子設(shè)備放電250V4 使用說明4.1 引腳功能說明表 9 引腳概述圖 1 QFN 封裝 MPU925019 / 41引腳號(hào)引腳名引腳功能1RESV連接 VDDIO7AUX_CL給從 I2C 設(shè)備提供主時(shí)鐘8VDDIO數(shù)字 I/O 口供壓9AD0 / SDOI2C 從機(jī) LSB(AD0)地址;SPI 串口數(shù)據(jù)輸出(SDO)10REGOUT

25、調(diào)節(jié)器引腳，連接濾波電容11FSYNC數(shù)字同步輸入幀，若不用請(qǐng)接地12INT中斷數(shù)字輸出13VDD電壓供給端18GND地19RESV啥都別接20RESV接地21AUX_DA連接其他 I2C 設(shè)備的主機(jī)數(shù)據(jù)口22nCS片選23SCL / SCLKI2C 模式下的 SCL SPI 模式下的 SCLK24SDA / SDII2C 模式下的 SDA SPI 模式下的 SDI2-6，14-17NC什么都別接4.2 典型電路圖 2 MPU-9250 典型電路圖：(a)I2C 模式(b)SPI 模式注意INT 引腳應(yīng)該接主控的一個(gè) IO 引腳，以便中斷喚醒系統(tǒng)4.3 周圍電路元器件表 10 元器件20 /

26、41元件標(biāo)號(hào)規(guī)格數(shù)量濾波電容C1陶瓷, X7R, 0.1µF ±10%, 2V1VDD 旁路電容C2陶瓷, X7R, 0.1µF ±10%, V1VDDIO 旁路電容C3陶瓷, X7R, 10nF ±10%, 4V14.4 內(nèi)部框圖21 / 414.5 概述MPU-9250 分為以下的模塊和功能：·16 位 ADC 三軸陀螺儀信號(hào)輸出·16 位 ADC 三軸度信號(hào)輸出·16 位 ADC 三軸磁力計(jì)信號(hào)輸出·運(yùn)動(dòng)數(shù)字處理引擎·主 SPI 及 I2C 通信·輔助 I2C·時(shí)鐘方案

27、·數(shù)據(jù)寄存器·FIFO 緩沖區(qū)·中斷功能·溫度數(shù)字輸出通信·9 軸均可自我校準(zhǔn)·穩(wěn)壓偏置·電荷泵4.6 16 位 ADC 三軸陀螺儀信號(hào)輸出及調(diào)理MPU-9250 陀螺儀是由三個(gè)檢測(cè) X,Y,Z 軸的 MEMS 組成。利用科效應(yīng)來檢測(cè)每個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（一但某個(gè)軸發(fā)生變化，相應(yīng)的電容傳感器會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，產(chǎn)生的信號(hào)被放大，調(diào)解，濾波，最后產(chǎn)生個(gè)與角速率成正比的電壓， 然后將每一個(gè)軸的電壓轉(zhuǎn)換成 16 位的數(shù)據(jù)）。各種速率（±250, ±500, ± 1000, or ±2000°

28、/s）都可以被編程。ADC 的采樣速率也是可編程的，從每秒3.9-8000 個(gè)，用戶還可選擇是否使用低通濾波器來濾掉多余的雜波。4.7 16 位 ADC 三軸度信號(hào)輸出及調(diào)理MPU9250 的三軸度也是單獨(dú)測(cè)量的。根據(jù)每個(gè)軸上的電容來測(cè)量軸的偏差度。結(jié)構(gòu)上降低了各種因素造成的測(cè)量偏差。當(dāng)被置于平面上的時(shí)候，它會(huì)測(cè)出在 X 和 Y 軸上為 0g，Z 軸上為 1g 的重力度。度計(jì)的校準(zhǔn)是根據(jù)工廠的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)定的，電源電壓也許和你用的不一樣。每一個(gè)傳感器都有專門的 ADC 來提供數(shù)字性的輸出。輸出的范圍是通過編程可調(diào)的±2g, ±4g, ±8g, or ±16g

29、4.816 位 ADC 三軸磁力計(jì)信號(hào)輸出及調(diào)理三軸磁力計(jì)采用高精度的效應(yīng)傳感器，通過驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)放大和計(jì)算電路來處理信號(hào)來地磁場(chǎng)在 X，Y，Z 軸上的電磁強(qiáng)度。每個(gè) ADC 均可滿量程（±22 / 414800 µT）輸出 16 位的數(shù)據(jù)。4.9 運(yùn)動(dòng)數(shù)字處理引擎（DMP）運(yùn)動(dòng)數(shù)字處理引擎（DMP）位于 MPU9250 內(nèi)部，可以直接處理數(shù)據(jù)，減少了主控的任務(wù)。你只需要把所得到的度，陀螺儀，磁場(chǎng)值甚至外置的傳感器的值直接給它即可。然后直接從他的寄存器計(jì)算好的值就行，或者直接把算好的值存入 FIFO 緩沖器。DMP 有個(gè)中斷引腳，可做來喚醒你的主控。DMP 主要是來你主的

30、工作任務(wù)。一般的運(yùn)行速率達(dá)到 200Hz，可保證高速率和高精度。即使這樣，主在就算只有5Hz 的速率下與其通信的運(yùn)速度可以達(dá)到200Hz。DMP 可以節(jié)能，而且對(duì)節(jié)約軟件結(jié)構(gòu)，節(jié)約程序運(yùn)行時(shí)間還是非常重要的。4.10 主 I2C 及 SPI 通信MPU-9250 具有 I2C 和 SPI 通信的功能。當(dāng)做從機(jī)通訊的時(shí)候，I2C 從機(jī)的地址的 LSB 是由第9 引腳決定的，也就是AD0。4.11輔助 I2C通訊MPU-9250 有個(gè)和輔助 I2C通信的功能，這個(gè)功能有 2 個(gè)模式: I2C 主機(jī)模式：講MPU250 作為主機(jī)直接與從機(jī)通過 I2C 通信。 通過模式：主控直接通過 I2CMPU92

31、50 和外設(shè)。 說明：如果不用輔助的功能請(qǐng)不要連接 AUX_DA 和 AUX_CL輔助 I2C 總線運(yùn)行模式：I2C 主模式：MPU-9250 直接傳感器的寄存器，比如磁力計(jì)。在這個(gè)模式下，MPU-9250 可以不需要主控而直接輔助的寄存器。例:在 I2C 主模式下，MPU-9250 可以設(shè)置成，然后返回如下的數(shù)據(jù)： X Y Z軸軸軸磁力計(jì)值（2 字節(jié)） 磁力計(jì)值（2 字節(jié)） 磁力計(jì)值（2 字節(jié)）I2C 主模式甚至可以被設(shè)置成從 4 個(gè)輔助傳感器中傳感器都支持這種讀寫模式。24 字節(jié)。大約有 1/5 的通行模式：讓外部主控做主機(jī)，直接輔助（AUX_DA 和 AUX_CL）和 9250的通信。這

32、種模式下，MPU250 現(xiàn)在是直接連接在 I2C 總線上。輔助的功能不能再用了。AUX_DA 和 AUX_CL通行模式對(duì)于設(shè)置外部傳感器還是非常重要的，甚至可以在不用 MPU9250 的時(shí)候只讓外部傳感器工作，以降低 MPU9250 的功耗。并且還可以對(duì) 9250 進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。通行模式還可以讓主機(jī)直接0x0CAK963 磁力計(jì)，這時(shí) AK8963 作為從機(jī)的地址是23 / 41輔助 I2C 總線的邏輯電平對(duì)于 MPU9250 來說，輔助 I2C 的邏輯電平是 VDDIO 提供的，如果想獲取邏輯電平的信息，請(qǐng)參考 10.2 章。關(guān)于4.12 自檢模式如需知道關(guān)于自檢的功能請(qǐng)參考寄存器說明書。自

33、檢包括對(duì)物理部分和機(jī)械部分的自檢。每個(gè)軸的自檢測(cè)試可以由自檢寄存器來啟動(dòng)（寄存器 13-16）。自檢的時(shí)候，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。我們只需要自檢響應(yīng)時(shí)間：這個(gè)信號(hào)就可以自檢情況。自檢響應(yīng)時(shí)長(zhǎng) =傳感器使能自檢耗時(shí) 傳感器不自檢耗時(shí)自檢出的值只要在適當(dāng)范圍內(nèi)，即視為通過。否則視為不通過。推薦用應(yīng)美盛的自帶軟件檢測(cè)。細(xì)節(jié)請(qǐng)關(guān)注應(yīng)美盛說明。24 / 414.13 MPU-250 I2C 通信解決方案下圖的方案是采用 MPU9250 為主控的I2C 通信來從機(jī)。對(duì)第來說 9250 是他的 I2C 主機(jī)。9250 作為 I2C 的主控有局限性，這要取決于系統(tǒng)對(duì)傳感器的初始配置。I2C的 SDA 和 SC

34、L 是復(fù)用口，主控可以通過它直接和輔助傳感器通信(AUX_DA 和 AUX_CL)。一旦輔助傳感器被主控配置，復(fù)用功能不能再用，但是主控可以通過輔助 I2C 口讀取到第的數(shù)據(jù)。中斷腳必須連接系統(tǒng)的 GPIO 引腳，這樣我們就可以從喚醒系統(tǒng)。25 / 414.14 MPU-9250 SPI 通信解決方案下圖方案中，主控是MPU-9250 的主機(jī)。SPI 通信需要用到CS，SDO，SCLK 和 SDI 信號(hào)。因?yàn)檫@些引腳有和 I2C 的引腳，所以在這個(gè)模式下，設(shè)備不能和輔助 I2C 設(shè)備通信。9250 作為 I2C 的主控有局限性，這要取決于系統(tǒng)對(duì)傳感器的初始配置。I2C 的 SDA 和 SCL

35、是復(fù)用口，主控可以通過它直接和輔助傳感器通信(AUX_DA 和 AUX_CL)。當(dāng) MPU-9250 與主控使用 SPI 通信的時(shí)候，可以通過 I2C 從機(jī)單字節(jié)讀寫配置輔助傳感器。一旦外部傳感器被配置，MPU-9250 就可以通過 I2C 來進(jìn)行單字節(jié)或多字節(jié)的配置了。的結(jié)果可以通過從機(jī)的 0-3器寫入 FIFO 緩沖區(qū)中斷引腳 INT 建議與主控連接，以便喚醒主。的細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱寄存器文檔。4.15 時(shí)鐘方案MPU-9250 有靈活的時(shí)鐘方案，適用于各種內(nèi)部時(shí)鐘源同步電路?？梢詫?duì)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理26 / 41和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，DMP，以及各種電路和寄存器。片上PLL各種輸入的時(shí)鐘信號(hào)。兼容的內(nèi)部時(shí)

36、鐘源信號(hào)：·內(nèi)部振蕩器·X,Y,Z 軸產(chǎn)生的振蕩（過熱會(huì)對(duì) MEMS 傳感器的振蕩器造成 1%的誤差）供電量和時(shí)鐘決定了內(nèi)部振蕩的頻率，有可能會(huì)根據(jù)運(yùn)行方式而改變。運(yùn)行的方式完全取決于你現(xiàn)在啟用的功能。舉個(gè)例子，我們現(xiàn)在不管做什么都提倡低功耗，用戶可以只開 DMP 功能計(jì)算度計(jì)而不開陀螺儀。這種情況下，我們就選擇內(nèi)部振蕩器來作為時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)然，在其他模式的情況下我們也可以去選擇更為精準(zhǔn)的陀螺儀振蕩器來做時(shí)鐘。時(shí)鐘的精準(zhǔn)性對(duì)于距離和角度的計(jì)算影響是非常大的。（其他處理器亦是如此。）當(dāng)然，在初次使用傳感器的時(shí)候，默認(rèn)還是使用內(nèi)部的時(shí)鐘，除非你用程序后期配置。在MEMS 在穩(wěn)定之

37、前還是一直用的都是內(nèi)部的時(shí)鐘。4.16 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器是只讀寄存器，他們存放了剛剛被測(cè)量出來的度，陀螺儀，磁力計(jì)，輔助傳感器以及溫度的值。這些寄存器可以通過串行接口隨時(shí)被。4.17 FIFO 數(shù)據(jù)緩存區(qū)MPU-9250 包含了一個(gè)容量有 512 字節(jié)的 FIFO 寄存器。FIFO 配置寄存器決定了哪些數(shù)據(jù)被寫入了 FIFO 緩沖區(qū)。有可能是度值，陀螺儀的值，溫度的值或輔助傳感器的值，甚至FSYNC 引腳輸入信號(hào)。有個(gè)叫 FIFO 計(jì)數(shù)器的家伙會(huì)負(fù)責(zé)可以隨時(shí)讀它。這個(gè)中斷功能是告訴你有新數(shù)據(jù)可以讀了。的細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱 MPU250 寄存器手冊(cè)。FIFO 里面的字節(jié)數(shù)量，而且你4.18 中斷功能

38、中斷的功能可以通過配置中斷寄存器來配置?？膳渲玫挠校篒NT 中斷引腳配置，中斷鎖和清除以及中斷觸發(fā)。產(chǎn)生中斷的情況有：(1) 時(shí)鐘振蕩改變的時(shí)候（通常發(fā)生在切換時(shí)鐘源時(shí) 4 發(fā)生）(2) 有新數(shù)據(jù)可讀的時(shí)候（FIFO 寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)）度的中斷功能（運(yùn)動(dòng)喚醒功能）(3)(4) 沒有接收到輔助傳感器數(shù)據(jù)的時(shí)候中斷的狀態(tài)可以從中斷寄存器中。INT 引腳必須和主控的相連以便喚醒休眠中的主機(jī)。細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱寄存器手冊(cè)。27 / 414.19 溫度數(shù)字輸出這個(gè)傳感器功能是用來檢測(cè) MPU9250 的溫度的。你可以從 FIFO 緩沖區(qū)或者寄存器里面這個(gè) ADC 的數(shù)值。4.20 穩(wěn)壓偏置是通過自身的電壓和電流來

39、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和偏置的。他不受 VDD 和 VDDIO 電平的影響，通過旁路電容來輸出。細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱寄存器手冊(cè)。4.21 電荷泵產(chǎn)生振蕩所需的高壓所用。4.22 標(biāo)準(zhǔn)供能方案下表中我們給出了用戶所有的供能方式。說明：1. 模式的功率消耗在電氣特性部分說明。4.23 電源和復(fù)位規(guī)則供電不得超過VDD 和 VDDIO，并且 VDD 和 VDDIO 要求比較穩(wěn)定。如表 4 所示，VDD 的最低上升時(shí)間是 0.1ms 最多是 100 毫秒。冷啟動(dòng)后 VDD 上升至穩(wěn)定后 35ms 時(shí)，度計(jì)才能讀到有效值。熱啟動(dòng)則是 VDD 穩(wěn)定后 30ms 即可讀出有效數(shù)值。磁力計(jì)在冷啟動(dòng) VDD 穩(wěn)定后7.3ms 才能讀出

40、有效數(shù)值。28 / 41方案名稱陀螺儀度磁力計(jì)DMP1休眠模式關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)2待機(jī)模式運(yùn)行關(guān)關(guān)關(guān)3低功耗度計(jì)模式關(guān)頻寬比關(guān)開或關(guān)4低噪聲度計(jì)模式關(guān)開關(guān)開或關(guān)5陀螺儀模式開關(guān)關(guān)開或關(guān)6磁力計(jì)模式關(guān)關(guān)開開或關(guān)7度+陀螺儀模式開開關(guān)開或關(guān)8度+磁力計(jì)模式關(guān)開開開或關(guān)99 軸模式開開開開或關(guān)5 硬件新技術(shù)MPU-9250 的一些硬件的功能的啟用與否可以通過簡(jiǎn)單的寄存器配置。這些功能最初使用時(shí)默認(rèn)都是關(guān)閉的，然后你只需要簡(jiǎn)單的配置即可。以后上電即可使用，甚至都不需要主控芯片來。低功耗的四元數(shù)算法（三軸陀螺儀或者 6 軸陀螺儀+度）安卓功能（低功耗下的屏幕旋轉(zhuǎn)算法）檢測(cè)手勢(shì)功能計(jì)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能為了保證運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能

41、的使用，請(qǐng)將 INT 口接在主控說明：安卓的屏幕檢測(cè)功能適用于安卓 4.0 版本細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱 MPU-9250 寄存器說明書。的GPIO 上，以便喚醒主控。29 / 416 可編程中斷該系統(tǒng)的 INT 中斷引腳可產(chǎn)生信號(hào)中斷。狀態(tài)標(biāo)志位可以指示是誰產(chǎn)生的中斷信號(hào)，中斷信號(hào)也可以單獨(dú)被開啟和關(guān)閉。中斷源一覽表關(guān)于中斷啟動(dòng)/關(guān)閉寄存器，標(biāo)志寄存器等的相關(guān)信息，請(qǐng)參閱 MPU-9250 的寄存器手冊(cè)。一些寄存器的功能解釋如下。6.1 運(yùn)動(dòng)喚醒中斷MPU-9250 具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能。當(dāng)傳感器檢測(cè)到比你設(shè)定值高的軸運(yùn)動(dòng)數(shù)值的時(shí)候就會(huì)發(fā)出中斷。下面的框圖將會(huì)告訴你，如何配置運(yùn)動(dòng)喚醒中斷9250 寄存器手冊(cè)。

42、關(guān)于寄存器的細(xì)節(jié)請(qǐng)參閱MPU請(qǐng)將 INT 引腳連接至主的GPIO 口，以便喚醒系統(tǒng)。30 / 41中斷名產(chǎn)生中斷模塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)模塊FIFO 緩沖區(qū)溢出FIFO數(shù)據(jù)收發(fā)準(zhǔn)備傳感器寄存器I2C 主機(jī)錯(cuò)誤，仲裁失敗I2C 主機(jī)I2C Slave 4I2C 主機(jī)表 3 運(yùn)動(dòng)中斷喚醒配置流程31 / 41運(yùn)動(dòng)中斷配置完成開啟循環(huán)模式（度低功耗模式）把 PWR_MGMT_1(0x6B)的 CYCLE 設(shè)置為 1設(shè)置喚醒頻率：在 LP_ACCEL_ODR(0x1E)寄存器中，設(shè)置 Lposc_clksel3:0=0.24Hz500Hz閾值：在 WOM_THR(0x1F)寄存器中，設(shè)置 WOM_Thresh

43、old7:0在 1255 之間（01020mg）使能智能度硬件檢測(cè)功能：在 MOT_DETECT_CTRL(0x69)寄存器中，將 ACCEL_INTEL_EN 設(shè)置為 1 ACCEL_INTEL_MODE 設(shè)置為 1使能運(yùn)動(dòng)中斷：直接將 INT_ENABLE(0x38)設(shè)置成 0x40，以使能運(yùn)動(dòng)中斷信號(hào)。將度計(jì)的 LPF 設(shè)置成 184Hz 帶寬：在 ACCEL_CONFIG 2(0x1D)中設(shè)置 ACCEL_FCHOICE_B1=1 A_DLPFCFG2:=1(b001)確保度計(jì)正常工作：在 PWR_MGMT_1(0x6B)寄存器中設(shè)置 CYCLE=0 SLEEP=0 STANDBY=0

44、在 PWR_MGMT_2(0x6C)把 DIS_XA,DIS_YA,DIS_ZA 設(shè)置為 0，DIS_XG,DIS_YG,DIS_ZG 設(shè)置為 1配置低功耗度模式運(yùn)動(dòng)喚醒功能7 數(shù)字接口7.1 I2C 和 SPI 接口MPU9250 的內(nèi)部寄存器和儲(chǔ)存器可以用 400KHz 的 I2C 或者 4 線模式在 1MHz 用 SPI 通訊。接口引腳說明：為了防止從I2C 切換到 SPI 模式，I2C 應(yīng)該在等待啟動(dòng)讀寫寄存器后立刻設(shè)置。設(shè)置 I2C_IF_DIS 寄存器的配置位。此位應(yīng)該關(guān)于 I2C_IF_DIS 位的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱 MPU-9250 的寄存器手冊(cè)。7.2I2C 通信I2C 是一個(gè)

45、雙線案，它有 SDA 和 SCL 兩根線分別傳輸數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)。通常這 2 個(gè)接口是雙向的開漏極接口。在連接設(shè)備的時(shí)候可以做主機(jī)或者從機(jī)。從機(jī)在通訊時(shí)，通過地址即可匹配。MPU-9250 通常和通信速度達(dá)到 400KHz。連接時(shí)作為從機(jī)，SDA 和 SCL 通常需要上拉電阻到 VDD，最快MPU-9250 作為從機(jī)時(shí)的地址為 7 位 110100X（B）。這個(gè)地址的 LSB 位由 AD0 引腳的電平確定，這樣就使得一個(gè)系統(tǒng)中可以同時(shí)連接 2 個(gè) MPU-9250 了。（AD0 為低電高電平 X 則為 1）。X 為 0，7.3I2C 通信協(xié)議開始和停止條件當(dāng)主機(jī)將開始信號(hào)在 I2C 總線上初始的

46、時(shí)候，表明準(zhǔn)備開始通信。開始信號(hào)即當(dāng) SDA 處在下降沿時(shí)，SCL 置高。而當(dāng) SDA 產(chǎn)生上升時(shí)，SCL 置高，我們視作通訊停止信號(hào)。此外，除非再次出現(xiàn)開始信號(hào)或停止型號(hào)，否則總線一直通信。32 / 41引腳號(hào)引腳名引腳功能8VDDIO數(shù)字 I/O 口提供電平9AD0/SD0I2C 從機(jī)地址 LSB(AD0)；SPI 串行輸出（SD0）23SCL/SCLKI2C 時(shí)鐘（SCL）；SPI 時(shí)鐘（SCLK）24SDA/SDII2C 數(shù)據(jù)口(SDA);SPI 數(shù)據(jù)輸（SDI）開始和停止條件數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則I2C 每幀為 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位（ACK）數(shù)據(jù)接收方應(yīng)答位。應(yīng)答位 ACK 由從機(jī)負(fù)責(zé)拉低，

47、 從機(jī)在完整收到地址或數(shù)據(jù)后拉低 SDA 數(shù)據(jù)總線，表示正確接收。當(dāng)從機(jī)忙碌無法傳送其他數(shù)據(jù)的時(shí)候它會(huì)吧 SCL 拉低，直到有數(shù)據(jù)輸出，總線。I2C 總線響應(yīng)位 ACK通信在開始信號(hào)發(fā)出后，主機(jī)開始發(fā)出 7 個(gè)地址位和 1 個(gè)讀寫位。讀寫位決定了主從機(jī)的讀寫狀態(tài)。然后主機(jī)SDA 線，等待從機(jī)的 ACK 應(yīng)答信號(hào)。每次數(shù)據(jù)傳輸后必須跟一位讀寫位。從機(jī)應(yīng)答即是拉低 SDA 到 SCL 高電平周期結(jié)束。當(dāng)主機(jī)發(fā)出停止命令時(shí)，傳輸就會(huì)結(jié)束。然后主機(jī)重新開始信號(hào)繼續(xù)和其他的 I2C 設(shè)備通信。當(dāng) SDA 出現(xiàn)上升沿并且 SCL 是高電平的時(shí)候，就表示停止信號(hào)。在通信時(shí)所有 SDA 信號(hào)的變化都是在 SCL 低電平的時(shí)候。33 / 41I2C 時(shí)序開始信號(hào)和從機(jī)的 7 個(gè)地址位再加上 1寫 MPU250 的寄存器的方法：主機(jī)位的寫入位。當(dāng)在第 9 個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)候，產(chǎn)生應(yīng)答。這時(shí)，主機(jī)輸出寄存器地址，然后從機(jī)再次產(chǎn)生 ACK 應(yīng)答，傳輸過程可以隨時(shí)由停止信號(hào)停止。ACK 響應(yīng)后，數(shù)據(jù)可以繼續(xù)輸入，除非沒有產(chǎn)生停止位。內(nèi)部