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惯性测量单元（IMU）3DM-IMU200A是一款高性能、低价位的惯性测量设备，可以用于导航、控制和动态测量。此系列产品采用密封设计，在恶劣的环境下仍能精密地测量运动载体的角速度、加速度。3DM-IMU200A惯性测量单元采用高可靠性和稳定性的MEMS陀螺仪、加速度计，并通过多项补偿保证测量精度。
图1 3DM-IMU200A惯性测量单元外形
一、应用范围：
导航与控制、平台稳定与控制、通用航空与GPS 组合、船舶姿态的动态测量、采矿和自动耕作、火车和集装箱跟踪等，也适合院校、研究单位进行教学和科学研究使用。
二、产品特点：
1、高性价比、体积小；
2、高可靠性和稳定性；
3、抗冲击能力强；
4、高精度A/D转换，保证加速度计分辨率达到0.33 mg，陀螺分辨率达到0.007°/s;
5、全密封可靠设计，保证在恶劣环境下可以正常工作；
6、抗电磁干扰能力强。
三、性能指标
表1 3DM-IMU200A 性能指标
|
性能指标 |
参 数 |
单位 |
|
|
输出数据格式 |
XYZ角速率、XYZ加速度 |
||
|
更新率 |
300 |
Hz |
|
|
启动时间 |
< 1 |
sec |
|
|
陀 螺 仪 |
测量范围 |
± 300 |
°/s |
|
分辨率 |
0.007 |
°/s |
|
|
带宽 |
350 |
Hz |
|
|
零偏稳定性 |
0.007 |
°/s |
|
|
随机游走 |
2.4 |
°/s√Hz |
|
|
非线性 |
0.1 |
% |
|
|
非正交度 |
<0.5 |
degree |
|
|
加 速 度 计 |
测量范围 |
± 17 |
g |
|
分辨率 |
0.3 |
mg |
|
|
带宽 |
350 |
Hz |
|
|
零偏稳定性 |
0.2 |
mg |
|
|
随机游走 |
0.2 |
°/s√Hz |
|
|
非线性 |
0.1 |
% |
|
|
非正交度 |
<0.5 |
degree |
|
表2 3DM-IMU200A ****额定值
|
性能指标 |
参 数 |
单位 |
|
供电电压 |
4.75 ~5.25 |
V |
|
引脚电压范围 |
-0.3 ~5.25 |
V |
|
结温 |
+125 |
oC |
表3 3DM-IMU200A电气特性
|
电气特性 |
**小 |
典型 |
** |
单位 |
|
供电电压 |
4.75 |
5.0 |
5.25 |
V |
|
供电电流 |
60 |
100 |
120 |
mA |
|
功耗 |
<600 |
mW |
||
表4 3DM-IMU200A物理特性
|
物理特性 |
参 数 |
单 位 |
||
|
尺寸 |
72x72x45(长x宽x高) |
mm |
||
|
重量 |
140 |
gram |
||
|
规定温度范围 |
+25 |
oC |
||
|
工作温度范围 |
-40 |
+85 |
oC |
|
|
存储温度范围 |
-50 |
+85 |
oC |
|
四、接口引脚定义
表5 3DM-IMU200A 引脚定义
|
序 号 |
名 称 |
功 能 |
|
|
|
1 |
+5V |
供 电 |
||
|
2 |
RX |
RS232-RXD |
||
|
3 |
TX |
RS232-TXD |
||
|
4 |
GND |
地 |
||
|
5 |
Shell |
外壳 |
五、结构尺寸
图2 3DM-IMU200A结构尺寸
六、通讯协议
1、数据输出及格式：
3DM-IMU200A惯性测量单元采用标准串口RS232输出，波特率可以自由设定（共1-9档，包含常见波特率），默认设置115200（模式0），输出格式为：
输出模式0：
头标识（#IMU,）电源电压（Vcc），X轴角速率（Gx），Y轴角速率（Gy），Z轴角速率（Gz），X轴加速度（Ax），Y轴加速度（Ay），Z轴加速度（Az），X轴陀螺温度（Tx），Y轴陀螺温度（Ty），Z轴陀螺温度（Tz）*校验位 (0D 0A）
电源电压单位：伏特；角速率单位：弧度/秒；加速度单位：g； 温度单位：摄氏度，校验位两个字节，是#之后到*之前所有数据的异或结果的两字节表达)，实例数据如下：
输出模式1：
表6：输出模式1数据格式
|
序号 |
字节 |
数 据 结 构 |
含义 |
单位标称值 |
||
|
1 |
1,2 |
0AAH， 055H |
首字节 |
-- |
||
|
2 |
3,4 |
高字节（H），低字节（L） |
供电电压（14位） |
2.418mV |
||
|
3 |
5~10 |
ωx |
ωy |
ωz |
角速率（14位） |
0.05°/s |
|
H，L |
H，L |
H，L |
||||
|
4 |
11~16 |
ax |
ay |
az |
加速度（14位） |
3.33mg |
|
H，L |
H，L |
H，L |
||||
|
5 |
17~22 |
Tx |
Ty |
Tz |
温度（12位） |
0.1453°C |
|
H，L |
H，L |
H，L |
||||
|
6 |
23,24 |
高字节（H），低字节（L） |
AUX_ADC（12位） |
0.8059mV |
||
|
7 |
25,26 |
保留 |
保留 |
-- |
||
|
8 |
27 |
字节3~26的按位异或值 |
校验字节 |
-- |
||
|
9 |
26,27 |
00DH ，00AH |
尾字节 |
-- |
||
图3 数据格式
其中：ND为数据更新标志位，ND=1表示数据为已更新数据，ND=0为未更新数据；
EA为系统出错标志位，EA=1表示出错，EA=0为正常；
十六进制数据转换成实际数据方式：
int tmp = buffer[高字节8位];//temp为32位带符号整型数据
int data = (tmp << 8) + buffer[低字节8位];//data为32位带符号整型数据
data <<= 18;//左移18位,这样就去除了实际数据的**高两位
data /= 262144;//上一步左移了18位,即放大了2^18 = 262144倍；所以此处要还原，即除262144
然后将计算所得数据乘以上表的“单位标称值”，即为实际数据。
2、命令
1）SBAUD设置波特率命令
格式：SBAUD [波特率]（回车）
例：SBAUD 7（回车）为设置串口通讯波特率为115200,其ASCII码形式为:
53 42 41 55 44 20 37 0D 0A
表6 [波特率]值和具体波特率的对应表
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
4800 |
9600 |
19200 |
38400 |
56000 |
57600 |
115200 |
128000 |
256000 |
用该命令设置后，断电后重新上电后设置波特率生效，[波特率]值不在范围内无效。
2）SRATE设置更新率命令
格式：SRATE [更新率]（回车）
[更新率]值为010到300，代表10Hz到300Hz，必须由三位0~9的数构成，代表了更新频率值。
例：设定100Hz更新率，命令为：SRATE 100(回车)，其ASCII码形式为：
53 52 41 54 45 20 31 30 30 0D 0A
2）SMODE输出模式设置命令
格式：SMODE [模式]（回车）
[模式]值为0或1，0代表字符串输出模式；1代表16进制输出模式；
例：设定0输出模式，命令为：SMODE 0(回车)，其ASCII码形式为：
53 4D 4F 44 45 20 30 0D 0A
3）SCONT设置连续运行输出命令
格式：SCONT(回车)
输入该命令后将按照设定的更新率连续输出数据，更新率由SRATE命令设置，其ASCII码为：
53 43 4F 4E 54 0D 0A
4）SSTEP设置单步运行输出命令
格式：SSTEP(回车)
输入该命令后将单步输出数据，每次输入该命令只会输出一组数据，其ASCII码形式为：
53 53 54 45 50 0D 0A
5）SSAVE保存当前设置参数命令
格式：SSAVE(回车)
输入该命令后将保存当前所有参数，包括波特率、更新率、工作模式等。该命令作用后，重新上电将采用保存数据启动系统，其ASCII码形式为：
53 53 41 56 45 0D 0A
3、备注说明
1、如果设置参数后不使用保存命令SSAVE，设定后的参数不保存到flash中。如果设定后再输入保存命令，参数将保存在flash中，后续操作将按照**后一次保存设置运行；
2、SBAUD、SRATE、SMODE设置命令和参数[波特率]、[更新率]和[模式]之间用一个空格(020)隔开。