【DFRobot Beetle ESP32-C3开发板试用体验】BNO055陀螺仪

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1 前言

BNO055是博世ASSNs展品系列的新产品，是一款性能优越的IUM芯片，数据输出类型多，可根据需要选择读取不同的IMU融合数据。也是一款系统级封装（SiP）解决方案，集成了一个三轴14位加速度计，一个三轴16位陀螺仪，一个三轴地磁传感器和一个32位Cortex M0+微控制器。

其封装尺寸只有3.8 x 5.2 x 1.13mm³，明显小于可比较的同级解决方案。

技术参数如下：
   BNO055加速度：
   加速度：±2g/±4g/±8g/±16
   低通滤波频段：1kHz~<8Hz
   工作模式：正常、睡眠、低功耗、待机、深度睡
   BNO055陀螺仪：
   加速度：±2g/±4g/±8g/±16
   低通滤波频段：1kHz~<8Hz
   工作模式：正常、睡眠、低功耗、待机、深度睡
   BNO055陀螺仪：
   范围：±125°/s~2000°/s
      低通滤波频段：523Hz~12Hz
   工作模式：正常，快速启动、深度睡眠、睡眠、高级省电
   芯片中断控制：运动触发中断信号
   BNO055地磁：
   范围：±1300uT(x-,y-axis);±2500uT(z-axis)
   地磁分辨率：~0.3
   工作模式：低功耗、定期、增强定期、高精度
   工作模式：正常、睡眠、强制

2 什么是陀螺仪、加速度传感器、地磁传感器2.1 加速度计是什么

加速度计 (accelerometer) 测量加速度的仪表。加速度测量是工程技术提出的重要课题。当物体具有很大的加速度时，物体及其所载的仪器设备和其他无相对加速度的物体均受到能产生同样大的加速度的力，即受到动载荷。欲知动载荷就要测出加速度。其次，要知道各瞬时飞机、火箭和舰艇所在的空间位置，可通过惯性导航(见陀螺平台惯性导航系统)连续地测出其加速度，然后经过积分运算得到速度分量，再次积分得到一个方向的位置坐标信号，而三个坐标方向的仪器测量结果就综合出运动曲线并给出每瞬时航行器所在的空间位置。再如某些控制系统中，常需要加速度信号作为产生控制作用所需的信息的一部分，这里也出现连续地测量加速度的问题。能连续地给出加速度信号的装置称为加速度传感器。

2.2 陀螺仪是什么

陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

在解释陀螺仪的工作原理之前，我先介绍一些转动的术语。在飞行器的航行中，进行XYZ三个方向旋转的旋转有专业的术语，见下图：

沿着机身右方轴（Unity中的+X）进行旋转，称为pitch，中文叫俯仰。

沿着机头上方轴（Unity中的+Y）进行旋转，称为Yaw，中文叫偏航。

沿着机头前方轴（Unity中的+Z）进行旋转，称为Roll，中文叫桶滚。

我把三个Gimbal环用不同的颜色做了标记，底部三个轴向，RGB分别对应XYZ。

2.3 地磁传感器是什么

地磁场是地球的固有资源，为航空、航天、航海提供了天然的坐标系，可应用于航天器或舰船的定位定向及姿态控制。利用地球磁场空间分布的磁导航技术简便高效、性能可靠、抗干扰，是发达国家不可缺少的基本导航定位手段之一，如自动化程度很高的波音飞机都装载有磁导航定位系统。

陀螺仪是利用陀螺的定轴性和进动性，可以测量姿态(利用定轴性)和寻北(利用进动性)的仪器;短时间精度高，长时间工作时存在累积误差。地磁场传感器是可以测量地球磁场，在不受磁干扰的情况下，如果知道当地的经纬度和海拔，就可以在测量地磁场方向后，利用各种地球磁场模型计算磁倾角、磁偏角，然后就可以算出极北和姿态等。磁场传感器容易受干扰，但是简单不容易坏。

3 硬件接线图

4 程序编写及调试4.1 下载bno055的库】

注意：此处需要下载您手头购买的模块相应的库文件，此处使用的是DFRobot的做演示用。

https://github.com/DFRobot/DFRobot_BNO055

4.2 安装库

先把库文件从网站上下载下来，整个压缩包解压到Arduino IDE的libraries文件夹中。

需要注意的是，库文件夹下要直接显示*.cpp和*.h文件，绝对不可以把这些库文件再套到二级以上目录，这样子就会导致IDE无法识别。

4.3 测试代码

/***************************************************
Thisis an example for the BNO055
****************************************************/
#include
#include
BNO055 imu;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
if(!imu.begin(imu.NDOF, imu.NORMAL_MODE )){
Serial.println("unable to initialize the chip, or it isnt ready.I'll give it a sec and try anyway!");
delay(30);
}
delay(1000);
imu.getInfo();
Serial.print("status code:");Serial.println(imu.SystemStatusCode);
Serial.print("Selftest results:");Serial.println(imu.SelfTestStatus);
Serial.print("System Error code:");Serial.println(imu.SystemError);
}
void loop()
{
imu.readEuler();
Serial.print("X: "); Serial.print((float)imu.EulerData.x,6); Serial.print(" ");
Serial.print("Y: ");Serial.print((float)imu.EulerData.y,6); Serial.print(" ");
Serial.print("Z: "); Serial.println((float)imu.EulerData.z,6);Serial.print(" ");
delay(100);
}