自平衡小车－4　CZ521-ITG/MPU6050模块与测控

okwh · 发表于 2017-10-28 20:54:48

本帖最后由 okwh 于 2017-11-11 23:38 编辑

自平衡小车－4　CZ521-ITG/MPU6050模块与测控

　　MPU6050芯片集成加速度计－测量3轴加速度定物体朝向　和　陀螺仪－测量旋转角速度定摆动、俯仰以及滚动。这个可以找到太多资料，没多少可说的。这里主要验证一下。

　　这里记录下自己这次从从没接触到略有所得的过程关键吧。已明白或精通矢量分析的高手可忽略。

陀螺原理图：

一、　加速度计（accelerometer）

　　加速度与力的关系是牛顿第二定律。加速度计测量的是关联惯性力的加速度，单位为重力加速度g。

换句话说，加速度计测量重力场和有加速度运动时的三维加速度, 其实就是物体相对地球球心的朝向（非位置，位置要GPS多点卫星测量）。　基于直角坐标系或和极坐标系，通过陀螺和电容原理，确定以二维、三维物体(不是用质点表示的物体)的朝向状态。　通常以元件平面为基础推广至电路板、电路板所在物体。

　　其本质是以重力场方向为测量参照，获得物体局部坐标系的xyz三维朝向。理论上，静止时，上述任一坐标轴正向指向地球球心时，对应轴测定的加速度为－g，其他二轴加速度为0，三个加速度联合可确定物体的朝向。

　　试验结果确认：CZ521-ITG/MPU6050模块上MPU6050芯片12～7、19~24管脚排列向为x轴加速度正方向， 18~13、1～6管脚排列为y轴正方向，z指向无元件面，如图

静止时加速度测量：看起来还是很稳定的，变动大约＋－40.　aacx灰, aacy蓝, aacz红

手持转动时：

二、　陀螺仪（gyroscope，也称作 gyro）

陀螺仪检测的是三轴旋转速度，即单位时间内三个轴转过的角度，即角速度，角度的变化率，单位为弧度/秒。理论上，静止时，三轴角速度为0。

元件为原点，元件体的三维旋转运动， gyrox, gyroy, gyroz 绕xyz转动速度　

静止时角速度测量：gyrox灰, gyroy兰, gyroz红 , 看起来还是很稳定的，

手持转动时：仰俯　摆动滚动，

三、　数据融合

　　实在上　实际的加速度对震动和机械噪声很敏感，对瞬时机械变化敏感。角速度检测容易漂移，造成累积误差。这MPU6050的原始测量数据简直惨不忍睹。也许科研使用、飞机上使用的陀螺仪检很精密稳定，　好在对人的感觉要求，MPU6050的数据经处理后得到的姿态信息还是可以满足需要的。

　　基本的数据处理方法有多种，其基本出发点都是　1) 同时使用加速度和角速度以适当权重联合处理; 2) 综合历史数据的累积信息、数据瞬变特征、当前数据，以适当权重联合处理。资料很多，这些我不怎么懂的就不多说了。

可惜，dmp初始化都过不去，失败，有空在探索dmp吧。

发现NXP的SDK一个问题：

　　调试函数PRINTF DbgConsole_Printf　以%d格式输出数据，会把负数当正数输出。

　　而标准的printf能正确转换输出。建议向NXP提交报告检查修正。

printf("mpu6050 temp is%d\r\n", MPU_Get_Temperature());

mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw); //得到姿态角即欧拉角

MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz); //得到加速度传感器数据

MPU_Get_Gyroscope(&gyrox,&gyroy,&gyroz); //得到陀螺仪数据 \r\n

printf("pitch is %d, roll is %d,yaw is %d\r\n", (int)pitch, (int)roll, (int)yaw);

printf("gyrox is %d, gyroy is%d, gyroz is %d\r\n", gyrox, gyroy, gyroz);

PRINTF("aacx is %d, aacy is %d, aacz is %d\r\n", aacx, aacy, aacz);

printf("aacxis %d, aacy is %d, aacz is %d\r\n", aacx, aacy, aacz);

PRINTF("aacxis %x, aacy is %x, aacz is %x\r\n\r\n", aacx, aacy, aacz);

此时输出为：可发现PRINTF和printf输出的aacx,aacy,aacz不同。

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