基于MPU6050的陀螺儀測控系統(tǒng)設(shè)計

葉俊明　馬海琴

摘要：文章所述系統(tǒng)采用ARM Cortex微處理芯片STM32F103ZET6設(shè)計陀螺儀測控系統(tǒng)，采用Clinux操作系統(tǒng)對測量的數(shù)據(jù)進行濾波后用于控制用戶電壓輸出，采用Microwindows的上位機圖形界更好地顯示陀螺儀的參數(shù)波形，在傳輸上使用串口通信對數(shù)據(jù)進行打包發(fā)送，系統(tǒng)穩(wěn)定，有實用意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字陀螺儀；測控系統(tǒng)；人機交互界面；?Clinux；電壓輸出 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TP242 文章編號：1009-2374（2015）27-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.014

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

本設(shè)計選用系統(tǒng)Clinux和ARM Cortex主控器作為本設(shè)計的操作測控裝置，采用MPU-6050傳感器芯片可準(zhǔn)確地采樣物體角速度變化。由于溫度及陀螺儀本身存在的偏差，采樣得到的數(shù)據(jù)會有偏差，采用濾波算法來校正。本設(shè)計采用多次平均算法和卡爾曼濾波算法校正。

測控的硬件系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成。ARM采用IIC總線對MPU6050F進行訪問，也可采用MPU6050自帶的IIC程序進行設(shè)計。對得到的數(shù)據(jù)進行校正后可用于對用戶輸出電壓、頻率進行控制，顯示采用五寸彩色屏和電腦上位機編寫的Microwindows的圖形界進行顯示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

本設(shè)計的硬件平臺采用STM32F103ZET6為核心的嵌入式系統(tǒng)。STM32F103ZET6具有豐富的硬件資源和可靠的穩(wěn)定性，其與陀螺儀芯片MPU6050通過IIC總線連接即構(gòu)成通用的檢測系統(tǒng)。電路如圖1所示：

圖1 MPU-6050電路

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件框架包括設(shè)備驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)運行環(huán)境、根據(jù)用戶需要自定義的控制程序、高級應(yīng)用程序算法、底層驅(qū)動的與操作系統(tǒng)的接口程序。

3.1 底層驅(qū)動的串行口接口程序

串行口通信模塊建立在操作系統(tǒng)驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上，采用多進程技術(shù)將串口驅(qū)動接收到的數(shù)據(jù)緩沖，切割成自定義的協(xié)議封裝形式后，組裝成高級應(yīng)用程序（幀字節(jié)），為高級應(yīng)用程序提供程序接口函數(shù)。……