nanoFramework.Iot.Device.Mpu9250 1.2.613

MPU6050/MPU6500/MPU9250 - 陀螺仪、加速度计、温度计和磁力计（仅限于 MPU9250）

MPU6050/MPU6500 是 3 轴陀螺仪、3 轴加速度计和温度传感器，可以通过 I2C 或 SPI 存取。此实现仅为 I2C。该传感器可以在各种实现中找到，但其主要用途是在 MPU9250 中。

MPU9250 是一个 3 轴陀螺仪、3 轴加速度计、3 轴磁力计和温度传感器，可以通过 I2C 或 SPI 存取。此实现仅为 I2C。该传感器可以在各种实现中找到，如 Grove 或 Sparkfun。MPU9250 集成了 MPU6500 和 AK8963。

使用的磁力计是 AK8963。通常，它通过主 MPU9250 管理并设置为复制的 I2C。所有操作都通过 MPU9250 进行。在某些情况下，AK8963 是公开的，并且操作不通过 MPU9250，而是直接进行。

文档

• 寄存器 文档
• 产品规格

用法

重要：在创建 I2cDevice 之前，请确保正确设置 ESP32 的 I2C 引脚，并确保安装了 nanoFramework.Hardware.ESP32 nuget

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// when connecting to an ESP32 device, need to configure the I2C GPIOs
// used for the bus
Configuration.SetPinFunction(21, DeviceFunction.I2C1_DATA);
Configuration.SetPinFunction(22, DeviceFunction.I2C1_CLOCK);

对于 STM32 等其他设备，请确保您正在使用您想要使用的 I2C 总线的预设引脚。

与 AK8963 相关的一般情况未公开（您在 I2C 总线上找不到地址为 0x0C 的 AK8963）。

var mpui2CConnectionSettingmpus = new I2cConnectionSettings(1, Mpu9250.DefaultI2cAddress);
Mpu9250 mpu9250 = new Mpu9250(I2cDevice.Create(mpui2CConnectionSettingmpus));

如果 AK8963 是公开的，您可以直接访问它，然后可以使用以下代码

var mpui2CConnectionSettingmpus = new I2cConnectionSettings(1, Mpu9250.DefaultI2cAddress);
using Mpu9250 mpu9250 = new Mpu9250(I2cDevice.Create(mpui2CConnectionSettingmpus), i2CDeviceAk8963: I2cDevice.Create(new I2cConnectionSettings(1, Ak8963.DefaultI2cAddress)));

在 sample 目录中可以找到示例。使用方法简单，包括对所有子传感器的校准选项。

var mpui2CConnectionSettingmpus = new I2cConnectionSettings(1, Mpu9250.DefaultI2cAddress);
Mpu9250 mpu9250 = new Mpu9250(I2cDevice.Create(mpui2CConnectionSettingmpus));
var gyro = mpu9250.GetGyroscope();
Debug.WriteLine($"Gyro X = {gyro.X, 15}");
Debug.WriteLine($"Gyro Y = {gyro.Y, 15}");
Debug.WriteLine($"Gyro Z = {gyro.Z, 15}");
var acc = mpu9250.GetAccelerometer();
Debug.WriteLine($"Acc X = {acc.X, 15}");
Debug.WriteLine($"Acc Y = {acc.Y, 15}");
Debug.WriteLine($"Acc Z = {acc.Z, 15}");
Debug.WriteLine($"Temp = {mpu9250.Temperature.Celsius.ToString("0.00")} °C");
var magne = mpu9250.ReadMagnetometer(true);
Debug.WriteLine($"Mag X = {magne.X, 15}");
Debug.WriteLine($"Mag Y = {magne.Y, 15}");
Debug.WriteLine($"Mag Z = {magne.Z, 15}");

自检

为陀螺仪和加速度计提供了自检功能。

var resSelfTest = mpu9250.RunGyroscopeAccelerometerSelfTest();
Debug.WriteLine($"Self test:");
Debug.WriteLine($"Gyro X = {resSelfTest.Item1.X} vs >0.005");
Debug.WriteLine($"Gyro Y = {resSelfTest.Item1.Y} vs >0.005");
Debug.WriteLine($"Gyro Z = {resSelfTest.Item1.Z} vs >0.005");
Debug.WriteLine($"Acc X = {resSelfTest.Item2.X} vs >0.005 & <0.015");
Debug.WriteLine($"Acc Y = {resSelfTest.Item2.Y} vs >0.005 & <0.015");
Debug.WriteLine($"Acc Z = {resSelfTest.Item2.Z} vs >0.005 & <0.015");

返回的数据是原始数据，并允许您估计测试的质量。元组的第一个元素是陀螺仪，第二个元素是加速度计。

磁力计没有提供自检功能。

校准和偏置

您可以同时校准陀螺仪和加速度计。此操作同样直接在校准 MPU9250 芯片中的寄存器。如果在断电时，这些数据将会丢失，但在软复位的情况下会保留。

Debug.WriteLine("Running Gyroscope and Accelerometer calibration");
mpu9250.CalibrateGyroscopeAccelerometer();
Debug.WriteLine("Calibration results:");
Debug.WriteLine($"Gyro X bias = {mpu9250.GyroscopeBias.X}");
Debug.WriteLine($"Gyro Y bias = {mpu9250.GyroscopeBias.Y}");
Debug.WriteLine($"Gyro Z bias = {mpu9250.GyroscopeBias.Z}");
Debug.WriteLine($"Acc X bias = {mpu9250.AccelerometerBias.X}");
Debug.WriteLine($"Acc Y bias = {mpu9250.AccelerometerBias.Y}");
Debug.WriteLine($"Acc Z bias = {mpu9250.AccelerometerBias.Z}");

校准也适用于磁力计（AK8963）。对于此传感器。

Debug.WriteLine("Magnetometer calibration is taking couple of seconds, please be patient!");
Debug.WriteLine("Please make sure you are not close to any magnetic field like magnet or phone. Move the sensor in all possible directions");
var mag = mpu9250.CalibrateMagnetometer();
Debug.WriteLine($"Correction factor bias:");
Debug.WriteLine($"Mag X = {mpu9250.MagnometerBias.X}");
Debug.WriteLine($"Mag Y = {mpu9250.MagnometerBias.Y}");
Debug.WriteLine($"Mag Z = {mpu9250.MagnometerBias.Z}");

有关磁力计校准的更多信息，请参阅 AK8963 校准。请注意，您有一个完整的代码示例来读取和保存数据到文件中，以便更深入地了解磁力计校准。

注意：必须先进行 AK8963 校准，然后再使用其他校准和传感器部分的任何其他部分。

单位

所有轴都以这种方式定向：+Z +Y \ | / \ | / |/ /|
/ |
/ |
+X

陀螺仪

用于陀螺仪的单位是每秒度数。

加速度计

用于加速度计的单位是 G。

磁力计

用于磁力计的单位是 µTesla。

温度

温度是一个规范化的 Unit.Temperature，可以提供摄氏度、开尔文或华氏度。

测量模式

MPU9250 提供了大量的测量模式。可以通过如下属性来更改和调整它们：

• MagnetometerMeasurementMode 用于调整磁力计的测量类型
• MagnetometerOutputBitMode 用于选择 14 位和 16 位精度之间的磁力计
• AccelerometerRange 用于调整加速度计的范围，介于 2、4、8 或 16 G 之间
• AccelerometionScale 用于调整测量频率，从 5 Hz 到 1130 Hz
• GyroscopeRange 用于调整陀螺仪的范围，从每秒 250、500、1000 和 2000 度
• GyroscopeScale 用于调整测量频率，从 5 Hz 到 8800 Hz
• SampleRateDivider 允许您减少陀螺仪和加速度计的样本数。此功能仅适用于一些带宽模式。
• DisableModes 允许您禁用陀螺仪和加速度计的任何轴

运动唤醒

有独特的 SetWakeOnMotion 模式可用。将 MPU9250 放入低功耗、低测量速率模式，并在 INT 引脚上触发中断。

mpu9250.SetWakeOnMotion(300, AccelerometerLowPowerFrequency.Frequency0Dot24Hz);
// You'll need to attach the INT pin to a GPIO and read the level. Once going up, you have
// some data and the sensor is awake
// In order to simulate this without a GPIO pin, you will see that the refresh rate is very low
// Setup here at 0.24Hz which means, about every 4 seconds

while (true)
{
    var acc = mpu9250.GetAccelerometer();
    Debug.WriteLine($"Acc X = {acc.X, 15}");
    Debug.WriteLine($"Acc Y = {acc.Y, 15}");
    Debug.WriteLine($"Acc Z = {acc.Z, 15}");
    Thread.Sleep(100);
}

FIFO 模式

FIFO 模式允许您批量获取数据。您可以通过 FifoModes 选择模式，然后通过读取 FifoCount 属性来读取数据。然后通过 ReadFifo 读取数据。务必使用 Span<byte> 的大小为 FifoCount 长度。

数据按照从 0x3B 到 0x60 的寄存器顺序排列，因此您会按此顺序获得数据

• ACCEL_XOUT_H 和 ACCEL_XOUT_L
• ACCEL_YOUT_H 和 ACCEL_YOUT_L
• ACCEL_ZOUT_H 和 ACCEL_ZOUT_L
• TEMP_OUT_H 和 TEMP_OUT_L
• GYRO_XOUT_H 和 GYRO_XOUT_L
• GYRO_YOUT_H 和 GYRO_YOUT_L
• GYRO_ZOUT_H 和 GYRO_ZOUT_L
• EXT_SENS_DATA_00 到 EXT_SENS_DATA_24

然后将这些数据转换成正确的数据取决于您。您可以乘以加速度 AccelerometionScale 和 GyroscopeScale 来正确转换它们。

I2C复制原语

2个原语函数允许读写字符设备中的任何寄存器。

• I2cWrite(I2cChannel i2cChannel, byte address, byte register, byte data)
  • i2cChannel: 连接到I2C设备的中继通道
  • address: 中继I2C元素的I2C地址
  • register: 要写入中继I2C元素的寄存器
  • data: 要写入中继I2C元素的字节数据
• I2cRead(I2cChannel i2cChannel, byte address, byte register, SpanByte readBytes)
  • i2cChannel: 连接到I2C设备的中继通道
  • address: 中继I2C元素的I2C地址
  • register: 要写入中继I2C元素的寄存器
  • readBytes: 读取的数据

电路

以下Fritzing图展示了如何使用I2C将MPU9250与ESP32等MCU连接起来的一种方法。