MPU-9250 9축 IMU 센서

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일반

3축 자이로스코프, 3축 가속도계, 3축 지자계 센서와 디지털 모션 프로세서가 통합된 9축 IMU 센서입니다. 저비용 고성능의 센서로 스마트폰, 드론 등의 여러 장치의 모션제어에사용됩니다. I2C 인터페이스를 사용합니다.

사양

Operating voltage :3 – 5V
Three 16-bit analog-to-digital converters (ADCs) for digitizing the gyroscope outputs
Three 16-bit ADCs for digitizing the accelerometer outputs
Three 16-bit ADCs for digitizing the magnetometer outputs
Gyroscope full-scale range of ±250, ±500, ±1000, and ±2000°/sec (dps)
Accelerometer full-scale range of ±2g, ±4g, ±8g, and ±16g
Magnetometer full-scale range of ±4800μT
Internal Digital Motion Processing engine supports advanced MotionProcessing and low power functions such as gesture recognition using programmable interrupts

사용 가능한 GPIO

라즈베리파이 0~4
라즈베리파이 5
비글본 블랙/그린
젯슨 나노
FT232H, FT2232H, FT4232H
MCP2221

명령

[SETUP]

모듈을 설정합니다.

항목	타입	설명
Accel full scale	WRITE	가속도센서의 측정범위(Full Scale)을 선택합니다.(±2g,±4g,±8g,±16g)
Gyro full scale	WRITE	자이로센서의 측정범위(Full Scale)을 선택합니다. (±250dps,±500dps,±1000dps,±2000dps)
Mag output	WRITE	지자기센서의 출력해상도를 선택합니다. (14bits,16bits)
FIFO Sample rate	WRITE	초당 샘플링 속도를 선택합니다. (1000Hz,500Hz,333Hz,250Hz,200Hz,167Hz,143Hz,125Hz)
Gyro dlpf_cfg	WRITE	자이로센서의 Digital Low Pass Filter의 대역폭(Bandwidth)을 선택합니다. 값이 작을수록 노이즈는 감소하나 반응속도 가 느리며 , 값이 클수록 반응속도는 빠르나 노이즈가 증가합니다. (250Hz,184Hz,92Hz,41Hz,20Hz,10Hz,5Hz,3600Hz)
Accel dlpf_cfg	WRITE	가속도센서의 Digital Low Pass Filter의 대역폭(Bandwidth)을 선택합니다. 값이 작을수록 노이즈는 감소하나 반응속도 가 느리며 , 값이 클수록 반응속도는 빠르나 노이즈가 증가합니다. (218Hz_0,218Hz_1,99Hz,45Hz,21Hz,10Hz,5Hz,420Hz)
Mag declination (°) *	WRITE	현재위치의 자기편각(Magnetic declination)을 degree(°)로 입력합니다. 자기편각은 위치와 시간에 따라 변화하는 값입니다.
Select filter	WRITE	Quaternion 필터를 선택합니다. (none,Madgwick,Mahony)
Set filter iteration	WRITE	Quaternion 필터의 iteration (반복계산) 횟수를 설정합니다.

* 현재 위치, 시간의 자기편각은 여기를 참고하여 입력합니다. 예를 들어 2025년 3월 26일 서울의 자기편각은 -8° 58′ = -8° – 58/60° = −8.9667° 입니다.

[GET_RAW_DATA]

가속도, 자이로, 지자기의 측정값을 읽어옵니다.

항목	타입	설명
Accel X (g)	READ	가속도 x축
Accel Y (g)	READ	가속도 y축
Accel Z (g)	READ	가속도 z축
Gyro X (deg/s)	READ	자이로 x축
Gyro Y (deg/s)	READ	자이로 y축
Gyro Z (deg/s)	READ	자이로 z축
Mag X (mG)	READ	지자기 x축
Mag Y (mG)	READ	지자기 y축
Mag Z (mG)	READ	지자기 z축

[GET_YAW_PITCH_ROLL]

Yaw, Pictch, Roll를 계산합니다.

항목	타입	설명
Yaw (º)	READ	Yaw 각도
Pitch (º)	READ	Pitch 각도
Roll (º)	READ	Roll 각도

이 명령의 실행 주기는 가급적 작게 설정해야 합니다. 실행 주기가 클수록 값의 오차도 비례하여 커집니다.
예) 이 명령을 실행하는 [동작]이 속해 있는 [로직]의 실행 주기를 10ms 로 설정합니다.

[SET_BIAS]

캘리브레이션 편차를 설정합니다.

항목	타입	설명
Accel bias X (g)	WRITE	가속도 x축 편차
Accel bias Y (g)	WRITE	가속도 y축 편차
Accel bias Z (g)	WRITE	가속도 z축 편차
Gyro bias X (deg/s)	WRITE	자이로 x축 편차
Gyro bias Y (deg/s)	WRITE	자이로 y축 편차
Gyro bias Z (deg/s)	WRITE	자이로 z축 편차
Mag bias X (mG)	WRITE	지자기 x축 편차
Mag bias Y (mG)	WRITE	지자기 y축 편차
Mag bias Z (mG)	WRITE	지자기 z축 편차
Mag Scale X	WRITE	지자기 x축 스케일
Mag Scale Y	WRITE	지자기 y축 스케일
Mag Scale Z	WRITE	지자기 z축 스케일

[CALIB_ACCEL_GYRO]

가속도, 자이로센서를 캘리브레이션 합니다. 모듈을 평평한 바닥에 위를 향하도록 놓은 뒤 명령을 실행합니다. 완료될때까지 모듈이 움직이지 않도록 합니다.

[CALIB_MAG]

지자기센서를 캘리브레이션 합니다. 명령을 실행하고 완료될때까지 모듈을 ∞ 모양으로 계속 움직여줍니다.

[GET_BIAS]

캘리브레이션 편차를 읽어옵니다.

항목	타입	설명
Accel bias X (g)	READ	가속도 x축 편차
Accel bias Y (g)	READ	가속도 y축 편차
Accel bias Z (g)	READ	가속도 z축 편차
Gyro bias X (deg/s)	READ	자이로 x축 편차
Gyro bias Y (deg/s)	READ	자이로 y축 편차
Gyro bias Z (deg/s)	READ	자이로 z축 편차
Mag bias X (mG)	READ	지자기 x축 편차
Mag bias Y (mG)	READ	지자기 y축 편차
Mag bias Z (mG)	READ	지자기 z축 편차
Mag Scale X	READ	지자기 x축 스케일
Mag Scale Y	READ	지자기 y축 스케일
Mag Scale Z	READ	지자기 z축 스케일

예제

목표

센서의 Yaw, Pitch, Roll 값을 대시보드 위젯에 표시합니다.

부품

부품	갯수
라즈베리파이 4 *	1
MPU9250	1

* 다른 하드웨어를 사용할 수도 있습니다. 사용 가능한 GPIO를 참고하세요.

연결

아래의 핀들을 가로 방향으로 서로 연결합니다.

MPU9250	GPIO
VIN	3.3V
GND	GND
SCL	3 (I2C1 SCL)
SDA	2 (I2C1 SDA)
AD0 *	연결안함

* 연결하지 않으면 I2C주소는 0x68, 3.3V에 연결하면 0x69 입니다. (모듈 제조사에 따라 다를 수 있습니다.)

프로젝트

캘리브레이션

CALIB_ACCEL_GYRO, CALIB_MAG 명령을 실행 (최초 한번만)
GET_BIAS 명령을 실행하여 편차값을 읽어옴 (최초 한번만)
모듈의 초기명령에 SET_BIAS 를 추가하고 읽어온 편차값을 입력
다음 실행시 부터는 SET_BIAS 입력된 편차값에 의해 보정됨

참고자료

데이터시트

라이브러리