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1、【君悦智控】 http:/RobotC - 1 - 高精度 6轴惯性 导航模块说明书 1 产品概述 此六轴模块采用高精度的陀螺加速度计 MPU6050，通过处理器读取 MPU6050 的测量数据然后通过串口输出，免去了用户自己去开发 MPU6050 复杂的 I2C 协议，同时精心的 PCB布局和工艺保证了 MPU6050 收到外接的干扰最小，测量的精度最高。 模块内部自带电压稳定电路，可以兼容 3.3V/5V 的嵌入式系统，连接方便。 模块保留了 MPU6050 的 I2C 接口，以满足高级用户希望访问底层测量数据的需求。 采用先进的数字滤波技术，能有效降低测量噪声，提高测量精度。 模块内部集
2、成了 姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境下准确输出模块的当前姿态，姿态测量精度 0.01 度，稳定性极高，性能甚至优于某些专业的倾角仪！ 采用邮票孔镀金工艺，品质保证，可嵌入用户的 PCB 板中。 2 性能 参数 1、电压： 3V6V 2、电流： 10mA 3、体积： 15.24mm X 15.24mm X 2mm 【君悦智控】 http:/RobotC - 2 - 4、焊盘间距：上下 100mil(2.54mm)，左右 600mil(15.24mm) 5、测量维度：加速度： 3 维，角速度： 3 维，姿态角： 3 维 6、量程：加速度 : 16g，角速度 : 2000/s。
3、7、分辨率：加速度： 6.1e-5g，角速度 :7.6e-3/s。 8、稳定性：加速度： 0.01g，角速度 0.05/s。 9、姿态测量稳定度： 0.01。 10、数据输出频率 100Hz(波特率 115200)/20Hz(波特率 9600)。 11、数据接口：串口（ TTL 电平 ）， I2C（直接连 MPU6050，无姿态输出） 10、波特率 115200kps/9600kps。 3 引脚 说明： 名称 功能 VCC 模块 电源， 3.3V 或 5V 输入 RX 串行 数据输入， TTL 电平 TX 串行 数据输出， TTL 电平 GND 地 线 SCL I2C 时 钟线 SDA I2C
4、 数据线 【君悦智控】 http:/RobotC - 3 - 4 硬件 连接方法 4.1 与 计算机 与 计算机 连接 ，需要 USB 转 TTL 电平的串口模块。 推荐以下 两款 USB 转串口模块。 USB 串口模块连接 6050 模块的方法 是： USB 串口模块的 +5V， TXD， RXD， GND 接6050 模块 的 VCC， RX， TX， GND。 注意 TXD 和 RXD 的交叉。 【君悦智控】 http:/RobotC - 4 - 4.2 连 单片机 4.3 MCU连 单片机 并 输出调试信息。 通常 情况下， MCU 的串口资源比较紧张，有的单片机 只有 一个串口，而且
5、调试的时候需要 通过 串口输出调试信息 ， 这时可以将 MCU 的 TX 引脚连接到 USB 转串口模块的 RX 上，6050 模块 的 TX 接到 MCU 的 RX 引脚上，这样 MCU 既可以收到 6050 模块 的数据 ， 又可以输出调试信息了 。 只是 MCU 无法输出串口指令给 6050 模块 了，不过模块的配置都是可以掉电保存的，而且校准可以再上电后 第三 秒钟自动执行 ， 通常 情况 下不用发送任何指令即可工作。 【君悦智控】 http:/RobotC - 5 - 4.4 用 上位机监视模块与单片机的通信。 如果 需要在 MCU 接受 6050 模块 的输出数据的同时，用上位机监
6、视当前的数据，可以将 USB 转串口模块的 RX 接到模块的 TX 引脚上，并共地即可。 5 通信 协议 电平 ： TTL 电平 （非 RS232 电平，若将模块错接到 RS232 电平可能造成模块损坏） 波特率： 115200/9600，停止位 1，校验位 0。 5.1 上位机 至模块 指令 内容 功能 备注 0x52 角度 初始化 使 Z 轴角度 归零 0x61 使用串口 ，禁用 I2C 掉电 保存 ， 建议使用上位机修改 0x62 禁用 串口， 使用 I2C 接 口 掉电 保存 ， 建议使用上位机修改 0x63 波特率 115200， 帧率 100Hz 掉电 保存 ， 建议使用上位机修改
7、 0x64 波特率 9600， 帧率 20Hz 掉电 保存 ， 建议使用上位机修改 说明 ： 1.模块 上电以后需先保持静止，模块内部的 MCU 会在模块 静止 的时候进行自动校准 （消除 陀螺零漂） ， 校准以后 Z 轴的角度会 重新 初始化为 0， Z 轴角度输出为 0 时 ，可视为自动校准 完成 的信 号 。 2.出厂 默认设置使用串口，波特率 115200， 帧率 100Hz。配置 可 通过上位机软件配置，因为所有配置都是掉电保存的，所以只需配置一次就行。 【君悦智控】 http:/RobotC - 6 - 5.2 模块至 上位机 : 模块 发送至上位机每帧数据分为 3 个 数据包，分
8、别为加速度包，角速度包 和 角度包， 3个 数据包顺序输出。波特率 115200 时 每隔 10ms 输出 1 帧 数据，波特率 9600 时 每隔 50ms输出一帧数据。 5.2.1 加速度 输出： 数据编号 数据 内容 含义 0 0x55 包头 1 0x51 标识 这个包是加速度包 2 AxL X 轴 加速度 低 字节 3 AxH X 轴 加速度 高 字节 4 AyL y 轴 加速度 低 字节 5 AyH y 轴 加速度 高 字节 6 AzL z 轴 加速度 低 字节 7 AzH z 轴 加速度 高 字节 8 TL 温度 低 字节 9 TH 温度 高 字节 10 Sum 校验和 加速度 计
9、算公式： ax=(AxH8)|AxL)/32768*16g(g 为重力加速度 ， 可取 9.8m/s2) ay=(AyH8)|AyL)/32768*16g(g 为重力加速度 ， 可取 9.8m/s2) az=(AzH8)|AzL)/32768*16g(g 为重力加速度 ， 可取 9.8m/s2) 温度 计算公式： T=(TH8)|TL) /340+36.53 校验和： Sum=0x55+0x51+AxH+AxL+AyH+AyL+AzH+AzL+TH+TL 5.2.2 角速度 输出： 数据编号 数据 内容 含义 0 0x55 包头 1 0x52 标识 这个包是 角 速度包 2 wxL X 轴 角
10、速度 低 字节 3 wxH X 轴 加速度 高 字节 4 wyL y 轴 加速度 低 字节 5 wyH y 轴 加速度 高 字节 6 wzL z 轴 加速度 低 字节 7 wzH z 轴 加速度 高 字节 8 TL 温度 低 字节 9 TH 温度 高 字节 10 Sum 校验 和 角速度 计算公式： 【君悦智控】 http:/RobotC - 7 - wx=(wxH8)|wxL)/32768*2000(/s) wy=(wyH8)|wyL)/32768*2000(/s) wz=(wzH8)|wzL)/32768*2000(/s) 温度 计算公式： T=(TH8)|TL) /340+36.53 校
11、验和： Sum=0x55+0x52+wxH+wxL+wyH+wyL+wzH+wzL+TH+TL 5.2.3 角度 输出： 数据编号 数据 内容 含义 0 0x55 包头 1 0x53 标识 这个包是 角 度包 2 RollL X 轴 角 度 低 字节 3 RollH X 轴 角度 高 字节 4 PitchL y 轴 角度 低 字节 5 PitchH y 轴 角度 高 字节 6 YawL z 轴 角度 低 字节 7 YawH z 轴 角度 高 字节 8 TL 温度 低 字节 9 TH 温度 高 字节 10 Sum 校验和 角速度 计算公式： 滚转 角（ x 轴 ） Roll=(RollH8)|R
12、ollL)/32768*180() 俯仰 角（ y 轴 ） Pitch=(PitchH8)|PitchL)/32768*180() 偏航 角（ z 轴 ） Yaw=(YawH8)|YawL)/32768*180() 温度 计算公式： T=(TH8)|TL) /340+36.53 校验和： Sum=0x55+0x53+RollH+RollL+PitchH+PitchL+YawH+YawL+TH+TL 注 ： 1. 姿态角结算时 所 使用的坐标系为东 北 天坐标系， 正方向 放置模块 ,如 下图所示 向 左为 X 轴，向前为 Y 轴，向上为 Z 轴。 欧拉角 表示姿态时的 坐标系旋转顺序 定义 为
13、 为z-y-x,即 先绕 z 轴转，再绕 y 轴 转，再绕 x 轴 转。 2. 滚转 角的范围 虽然 是 180 度 ，但实际上由于 坐标 旋转顺序 是 Z-Y-X，在表示姿态的时候， 俯仰 角 (Y 轴 )的范围只有 90 度 ，超过 90 度 后会变换到小于 90 度 ，同时让 X轴的角度大于 180度 。 详细 原理请 大家 自行百度欧拉角 及 姿态表示的相关信息。 3. 由于三轴是 耦合的，只有在小角度的时候会表现出独立变化，在大角度的时候 姿态角度会耦合变化，比如当 X 轴接近 90 度 时，即使姿态只绕 X 轴转动， Y 轴 的角度也会跟着发生较大变化，这是欧拉角表示姿态的固有问题
14、 。 【君悦智控】 http:/RobotC - 8 - 5.3 数据 解析示例代码： double a3,w3,Angle3,T; void DecodeIMUData(unsigned char chrTemp) switch(chrTemp1) case 0x51: a0 = (short(chrTemp38|chrTemp2)/32768.0*16; a1 = (short(chrTemp58|chrTemp4)/32768.0*16; a2 = (short(chrTemp78|chrTemp6)/32768.0*16; T = (short(chrTemp98|chrTemp8)/
15、340.0+36.25; printf(a = %4.3ft%4.3ft%4.3ftrn,a0,a1,a2); break; case 0x52: w0 = (short(chrTemp38|chrTemp2)/32768.0*2000; w1 = (short(chrTemp58|chrTemp4)/32768.0*2000; w2 = (short(chrTemp78|chrTemp6)/32768.0*2000; T = (short(chrTemp98|chrTemp8)/340.0+36.25; printf(w = %4.3ft%4.3ft%4.3ftrn,w0,w1,w2); break; case 0x53: Angle0 = (sho
