3-осевой гироскоп L3G4200D с регулятором напряжения ST, 0,5x0,9 дюйма, диапазон ±250°/с до ±2000°/с, I2C/SPI, 2,5-5,5 В

Обзор

Эта плата представляет собой компактную (0,5? ? 0,9?) коммутационную плату для сверхстабильного трехосевого гироскопа с цифровым выходом L3G4200D компании ST; Поэтому мы рекомендуем внимательно прочитать техническое описание L3G4200D (1 МБ pdf) перед использованием этого продукта. L3G4200D — отличная микросхема, но ее небольшой безвыводной корпус LGA затрудняет ее использование обычным студентом или любителем. Он также работает при напряжении ниже 3,6 В, что может затруднить взаимодействие с микроконтроллерами, работающими при 5 В. Эта несущая плата решает эти проблемы за счет включения дополнительной электроники, включая регулятор напряжения 3,3 В и схемы сдвига уровня, при этом сохраняя максимально компактный общий размер. Плата поставляется полностью укомплектованной SMD-компонентами, включая L3G4200D, как показано на изображении продукта.

L3G4200D имеет множество настраиваемых параметров, включая три выбираемых уровня чувствительности к угловой скорости, выбор скорости выходных данных, встроенный FIFO для буферизации выходных данных и программируемый внешний сигнал прерывания. Три показания угловой скорости доступны через цифровой интерфейс, который можно настроить для работы в режиме IC или SPI.

Несущая плата включает в себя линейный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения, который обеспечивает напряжение 3,3 В, необходимое для L3G4200D, что позволяет питать датчик от источника питания 2,5–5,5 В. Выход регулятора доступен на выводе VDD и может подавать на внешние устройства почти 150 мА. Коммутационная плата также включает схему, которая переводит тактовую частоту и данные I˛C/SPI на тот же уровень логического напряжения, что и подаваемый VIN, что упрощает сопряжение платы с системами 5 В, а также 0,1? Расстояние между выводами позволяет легко использовать его со стандартными беспаечными макетными платами и 0,1? макетные платы.

Для приложений с использованием датчиков наш инерциальный измерительный блок MinIMU-9 объединяет L3G4200D с 3-осевым акселерометром LSM303DLH и 3-осевым магнитометром на плате, которая едва ли больше, чем сам носитель L3G4200D, обеспечивая девять независимых показаний, которые можно использовать для расчета абсолютной ориентации.

Технические характеристики

• Размеры: 0,5? ? 0,9? ? 0,1? (13?23?3мм)
• Вес без штыревых контактов: 0,7 г (0,03 унции)
• Рабочее напряжение: от 2,5 до 5,5 В
• Ток питания: 7 мА
• Формат выходных данных (I˛C/SPI): одно 16-битное показание на ось
• Диапазон чувствительности (настраиваемый): ±250°/с, ±500°/с или ±2000°/с

Включенные компоненты

И 9?1 полоска 0,1? штыревые контакты и полоска 9?1 0,1? В комплект входят угловые штыревые контакты, как показано на рисунке ниже. Вы можете припаять к плате разъем по вашему выбору для использования с индивидуальными кабелями или беспаечными макетными платами, или же вы можете припаять провода непосредственно к самой плате для более компактной установки.

Использование L3G4200D

Связи

Независимо от интерфейса, используемого для связи с L3G4200D, его вывод VIN должен быть подключен к источнику 2,5–5,5 В, а вывод GND должен быть подключен к 0 вольт. (В качестве альтернативы, если вы используете гироскоп с системой 3,3 В, вы можете оставить VIN отключенным и обойти встроенный регулятор, подключив 3,3 В напрямую к VDD.)

Для использования L3G4200D в режиме IC (это режим по умолчанию) необходимы как минимум два логических соединения: SCL и SDA. Их следует подключить к шине IC, работающей на том же логическом уровне, что и VIN.

Для использования L3G4200D в режиме SPI требуются четыре логических соединения: SPC, SDI, SDO и CS. Их следует подключить к шине SPI, работающей на том же логическом уровне, что и VIN. Интерфейс SPI по умолчанию работает в 4-проводном режиме, при этом SDI и SDO находятся на отдельных контактах, но его можно настроить на использование 3-проводного режима, чтобы SDO использовал один контакт совместно с SDI.

L3G4200D 3-осевой гироскоп с регулятором напряжения, маркирован как вид сверху.

Трехосевой гироскоп L3G4200D с регулятором напряжения на макетной плате.

Распиновка

Принципиальная схема

На схеме выше показаны дополнительные компоненты, входящие в состав несущей платы, которые упрощают использование L3G4200D, включая регулятор напряжения, позволяющий питать плату от источника питания 2,5–5,5 В, и схему сдвига уровня, обеспечивающую связь по протоколам I˛C и SPI на том же уровне логического напряжения, что и VIN.

Коммуникации IC

Когда вывод CS находится в состоянии по умолчанию (подтянут к VDD), можно настроить L3G4200D и запросить показания его угловой скорости по шине IC. Сдвиги уровня на линиях синхронизации (SCL) и данных (SDA) IC обеспечивают связь IC с микроконтроллерами, работающими при том же напряжении, что и VIN (2,5–5,5 В). Подробное описание интерфейса IC на L3G4200D можно найти в его техническом описании (1 МБ pdf), а более подробную информацию об IC в целом можно найти в спецификации шины IC компании NXP (371 КБ pdf).

В режиме I˛C 7-битный адрес ведомого устройства гироскопа имеет младший значащий бит (LSb), определяемый напряжением на выводе SDO. Плата-носитель передает SDO на VDD через 10 кОм; резистор, устанавливая LSb равным 1 и устанавливая адрес ведомого устройства по умолчанию на 1101001b. Если выбранный адрес ведомого устройства гироскопа конфликтует с каким-либо другим устройством на шине IC, вы можете подать на SDO низкий уровень, чтобы установить LSb на 0.

В ходе наших испытаний платы нам удалось установить связь с чипом на тактовых частотах до 400 кГц; Более высокие частоты могут работать, но они не тестировались. Сам чип и несущая плата не отвечают некоторым требованиям, необходимым для обеспечения совместимости устройства с быстрым режимом IC. В нем отсутствует подавление пиков длительностью 50 нс на линиях синхронизации и данных, а для достижения соответствующих временных характеристик сигнала могут потребоваться дополнительные подтягивания на линиях синхронизации и данных.

СПИ-коммуникация

Для связи с L3G4200D в режиме SPI вывод CS (который плата подключает к VDD через резистор сопротивлением 10 кОм) должен быть переведен на низкий уровень перед началом команды SPI и должен вернуться на высокий уровень после завершения команды. Сдвиги уровня на линиях синхронизации SPI (SPC) и ввода данных (SDI) обеспечивают связь SPI с микроконтроллерами, работающими при том же напряжении, что и VIN (2,5–5,5 В).

В 4-проводном режиме по умолчанию гироскоп передает данные ведущему устройству SPI по выделенной линии вывода данных (SDO). Если интерфейс SPI настроен на использование 3-проводного режима, линия SDI дублируется как SDO и управляется L3G4200D при передаче данных ведущему устройству. Подробное описание интерфейса SPI на L3G4200D можно найти в его техническом описании (1 МБ pdf).

Мы написали базовую библиотеку Arduino для L3G4200D, которая упрощает взаимодействие этого датчика с Arduino. Библиотека упрощает настройку L3G4200D и считывание необработанных данных гироскопа через IC.

Советы по протоколу

В техническом описании содержится вся информация, необходимая для использования этого датчика, но выбор важных деталей может занять некоторое время. Вот несколько советов по взаимодействию с L3G4200D и его настройке, которые, как мы надеемся, помогут вам немного быстрее приступить к работе:

• По умолчанию гироскоп находится в режиме выключения питания. Его необходимо включить, записав соответствующее значение в регистр CTRL_REG1.
• Вы можете считывать или записывать данные в несколько регистров в одной команде IC, утверждая старший бит адреса регистра, чтобы включить автоинкремент адреса.
• Вы можете включить ту же функцию автоинкремента в режиме SPI, установив второй бит (бит 1, называемый MSбит в техническом описании) команды SPI.

Люди часто покупают этот продукт вместе с:

Гироскоп, акселерометр и компас MinIMU-9 (носитель L3G4200D и LSM303DLM)

MMA7341L 3-осевой акселерометр ±3/11g

MMA7341L 3-осевой акселерометр ±3/11g с регулятором напряжения