L ỜI CẢM ƠN
2.5.1. Gia tốc kế MEMS ba trục với ADC 16-bit và điều kiện tín hiệu
Gia tốc kế 3 trục của MPU-60X0 sử dụng khối lƣợng bằng chứng riêng biệt cho mỗi trục. Gia tốc trên cùng một trục đặc biệt gây ra sự dịch chuyển trên khối lƣợng bằng chứng tƣơng ứng, và cảm các biến điện dung phát hiện độ dịch chuyển theo kiểu khác. Cấu trúc của MPU-60X0 làm giảm tính nhạy cảm của gia tốc xuống biến thiên chế tạo cũng nhƣ trôi nhiệt. Khi thiết bị đƣợc đặt trên một bề mặt bằng phẳng, nó sẽ đo 0g trên trục X và Y và +1g trên trục Z. Yếu tố quy mô gia tốc đƣợc hiệu chỉnh tại nhà máy và trên danh nghĩa độc lập với điện áp cung cấp. Mỗi cảm biến có một Sigma-delta ADC chuyên dụng để cung cấp kết quả đầu ra kỹ thuật số. Phạm vi quy mô đầy đủ của đầu ra kỹ thuật số có thể đƣợc điều chỉnh đến ± 2g, ± 4g, ± 8g, hoặc ± 16g
Các bộ xử lý chuyển động kỹ thuật số nhúng (DMP) nằm trong MPU - 60X0 và giảm tải việc tính toán của thuật toán xử lý chuyển động từ bộ vi xử lý máy chủ. DMP thu dữ liệu từ gia tốc, con quay hồi chuyển, và cảm biến thứ 3 bổ sung nhƣ từ kế, và các quá trình xử lí dữ liệu. Các kết quả dữ liệu có thể đƣợc đọc từ sổ của DMP, hoặc có thể đƣợc đệm trong một FIFO. DMP đã truy cập vào một trong những chốt bên ngoài MPU, mà có thể đƣợc sử dụng để tạo ra ngắt. Mục đích của DMP là để giảm tải cả hai yêu cầu thời gian và xử lý điện năng từ bộ vi xử lý máy chủ. Thông thƣờng, thuật toán xử lý chuyển động nên đƣợc chạy với tốc độ cao, thƣờng xung quanh 200Hz, để cung cấp kết quả chính xác với độ trễ thấp. Điều này là cần thiết ngay cả khi cập nhật ứng dụng với tốc độ thấp hơn nhiều. Ví dụ: một giao diện ngƣời sử dụng điện năng thấp có thể cập nhật chậm khoảng 5Hz, nhƣng việc xử lý chuyển động vẫn nên chạy ở 200Hz. DMP có thể đƣợc sử dụng nhƣ một công cụ để giảm thiểu năng lƣợng, đơn giản hóa thời gian, đơn giản hóa kiến trúc phần mềm, và tiết kiệm MIPS có giá trị trong việc xử lý để sử dụng trong các ứng dụng.
MPU-60X0 giao tiếp với một bộ xử lý hệ thống bằng cách sử dụng một SPI (chỉ MPU-6000) hoặc một giao diện nối tiếp I2C. MPU-60X0 luôn luôn hoạt động nhƣ một hệ thụ động khi giao tiếp với các bộ xử lý hệ thống. LSB của địa chỉ hệ thụ động I2C đƣợc thiết lập bởi chân chip 9 (AD0). Các mức logic cho thông tin liên lạc giữa các MPU-60X0 và máy chủ của nó là nhƣ sau:
MPU-6000: Mức logic cho thông tin liên lạc với máy chủ đƣợc thiết lập bởi điện áp trên VDD
bởi điện áp trên VLOGIC Để biết thêm thông tin về các mức logic của MPU6050 MPU-60X0 có một bus I2C (bộ nối, mạch nối) phụ trợ cho giao tiếp với một chíp ngắt (bộ vi xử lí trung tâm ngắt) từ kế đầu ra kỹ thuật số 3 trục hoặc các cảm biến khác. Bus này có hai chế độ hoạt động:
Chế độ Master I2
C MPU-60X0 hoạt động nhƣ một máy chủ đối với bất kỳ bộ cảm biến bên ngoài kết nối với bus I2C phụ trợ.
Chế độ truyền qua: MPU-60X0 kết nối trực tiếp các bus I2C chính và phụ trợ với nhau, cho phép bộ vi xử lý hệ thống trực tiếp giao tiếp với bất kỳ bộ cảm biến bên ngoài nào. Chế độ Bus I2C phụ trợ hoạt động nhƣ sau:
Chế độ Master I2
C: Cho phép MPU-60X0 trực tiếp truy cập bộ ghi dữ liệu của các cảm biến kỹ thuật số bên ngoài, chẳng hạn nhƣ một từ kế. Trong chế độ này, MPU-60X0 trực tiếp thu số liệu từ các cảm biến phụ trợ, cho phép DMP trên chip để tạo ra dữ liệu kết hợp bộ cảm biến mà không cần sự can thiệp từ ứng dụng hệ thống xử lý.
Ví dụ, trong Chế độ Master I2
C, MPU-60X0 có thể đƣợc cấu hình để thực hiện việc đọc khối tín hiệu, trả lại dữ liệu sau đây từ một từ kế:
Dữ liệu từ kế X (2 byte) Dữ liệu từ kế Y (2 byte) Dữ liệu từ kế Z (2 byte)
Chế độ Master I2C có thể đƣợc cấu hình để đọc lên đến 24 bytes, lên đến 4 bộ cảm biến phụ trợ. Một cảm biến thứ năm có thể đƣợc cấu hình để làm việc chế độ đọc / ghi byte đơn giản.
Chế độ truyền qua: Cho phép một bộ xử lý hệ thống bên ngoài hoạt động nhƣ máy chủ và trực tiếp giao tiếp với các bộ cảm biến bên ngoài kết nối với các chân bus I2C phụ trợ (AUX_DA và AUX_CL). Trong chế độ này, logic điều khiển bus I2C phụ trợ (khối giao diện cảm ứng bên 3) của MPU-60X0 bị vô hiệu hóa, và các chân I2C phụ trợ AUX_DA và AUX_CL (Các chân 6 và 7) đƣợc kết nối với bus I2C chính (Các chân 23 và 24) thông qua chuyển mạch tƣơng tự. Chế độ truyền qua rất hữu ích cho việc cấu hình các bộ cảm biến bên ngoài, hoặc để giữ cho các MPU-60X0 trong một chế độ công suất thấp khi chỉ có các cảm biến bên ngoài đƣợc sử dụng. Trong chế độ Pass-Through bộ vi xử lý hệ thống vẫn có thể truy cập dữ liệu MPU-60X0 qua giao diện I2
C. Các mức logic IO Bus I2C phụ trợ MPU-6000: Mức logic của Bus I2C phụ trợ là VDD
MPU-6050: Mức logic của Bus I2C phụ trợ có thể đƣợc lập trình bởi hoặc VDD hoặc VLOGIC
2.5.2. Tự kiểm tra.
Tự kiểm tra cho phép việc thử nghiệm các phần cơ khí và điện tử của các bộ cảm biến. Tự kiểm tra cho mỗi trục đo có thể đƣợc kích hoạt bằng phƣơng tiện của các con quay hồi chuyển và gia tốc ghi tự kiểm tra (ghi 13 đến 16).
Khi việc tự kiểm tra đƣợc kích hoạt, các thiết bị điện tử gây ra các cảm biến đƣợc kích hoạt và tạo ra một tín hiệu đầu ra.Tín hiệu đầu ra đƣợc sử dụng để quan sát phản ứng tự kiểm tra.
Phản ứng tự kiểm tra đƣợc quy định nhƣ sau: Phản ứng tự kiểm tra bằng sản lƣợng cảm biến với tự kiểm tra đƣợc kích hoạt, sản lƣợng cảm biến mà không tự kiểm tra kích hoạt.
Phản ứng tự kiểm tra cho mỗi trục gia tốc đƣợc xác định trong bảng đặc điểm kỹ thuật gia tốc trong khi đó đối với mỗi trục con quay hồi chuyển đƣợc định nghĩa trong bảng đặc điểm kỹ thuật con quay hồi chuyển. Khi giá trị của các phản ứng tự kiểm tra nằm trong giới hạn min / max của các đặc điểm kỹ thuật sản phẩm, phần có thông qua tự kiểm tra. Khi phản ứng tự kiểm tra vƣợt quá giá trị min / max, thì một phần đƣợc coi là đã thất bại tự kiểm tra. Mã cho hoạt động đang tự kiểm tra đƣợc bao gồm trong các phần mềm đƣợc cung cấp bởi MotionApps.