mti学习笔记

### MTi 学习笔记详解 #### 一、MTi 概述 MTi 是一款高度集成化的微型惯性测量单元(Miniature Inertial Measurement Unit)，它内部集成了3D磁力计（用于方位角测量）、3D加速度计（用于测量线性加速度）以及3D陀螺仪（用于测量角速度）。这些传感器共同构成了一个能够实时计算出滚动(Roll)、俯仰(Pitch)和偏航(Yaw)三个角度的姿态传感器。MTi 还内置了一个处理器，该处理器可以处理来自各个传感器的数据，并输出校准后的3D线性加速度、旋转速度（即陀螺仪数据）以及地球磁场数据。此外，MTi 支持多种高级输入输出接口，如 RS-232/422 和模拟输出 (DAC)。 #### 二、与 MTi 的底层通信 MTi 可以通过标准的 RS-232/422 接口与外部设备进行通信。需要注意的是，MTi 输出的信号电平并不是 TTL 电平，因此在与微控制器等设备通信时，需要进行电平转换。MTi 采用二进制通信协议，可以通过流模式(自由运行模式)或轮询模式(请求模式)通过串口获取数据。官方提供的 C++ 类库 `CMTComm` 包含了与 MTi 通信所需的源代码。 #### 三、MTi 坐标系统 MTi 使用右手坐标系定义其坐标轴： - **X 轴**：指向地球磁场的北极方向。 - **Y 轴**：遵循右手坐标系规则，即垂直于 X 轴指向西侧。 - **Z 轴**：指向天空的正上方。 #### 四、MTi 输出模式 MTi 支持多种输出模式，包括但不限于： - **四元数**：用于表示旋转的数学结构，可以避免万向锁问题。 - **欧拉角**：包括俯仰角、偏航角和滚动角。 - **旋转矩阵**（Direction Cosine Matrix, DCM）：由九个元素组成，用于描述物体相对于参考坐标系的旋转。 - **旋转、俯仰、偏航**：按照航天顺序定义。 - **正向旋转**：“右撇子”原则，即基于右手定则定义，意味着正的旋转方向被定义为旋转轴方向上的顺时针方向。 #### 五、数据格式与处理 MTi 的数据传输采用特定的数据格式，以确保数据的正确性和完整性： - **起始标识**：数据包以 `FA FF` 开头。 - **长度字段**：数据包中的 `LEN` 字段表示数据包的总长度。 - **校验和**：通过将数据包中的各个字节相加，然后取反码并加1，得到校验和。这样可以通过校验和来检测数据包的错误。 - **字节序**：MTi 使用 Big-Endian 架构，即高字节位于低地址处。这意味着在进行16位或32位数据传输时，先发送或接收的是高字节。 - **输出定义**：不同输出模式的数据字段内的所有数据元素均为浮点型（4字节），例如四元数、欧拉角和旋转矩阵等。 #### 六、IEEE 浮点数转换 MTi 输出的数据通常为 IEEE 格式的浮点数，需要通过特定函数进行转换才能正确读取。以下是一个示例函数，用于将字节数组转换为浮点数： ```cpp #include <iostream> using namespace std; float ByteToFloat(unsigned char* byteArry) { return *reinterpret_cast<float*>(byteArry); } int main() { unsigned char data[4] = {0xc3, 0xf5, 0x1c, 0x41}; float f_data = 0; f_data = ByteToFloat(data); cout << f_data << endl; return 0; } ``` #### 七、使用步骤 1. **上电**：首先为 MTi 供电。 2. **进入配置模式**：通过发送特定指令使 MTi 进入配置模式。 3. **设置参数**：根据应用需求对 MTi 进行必要的设置，如波特率、输出模式、输出间隔等。 4. **进入测量模式**：完成设置后，发送指令使 MTi 进入测量模式。 5. **获取数据**：在测量模式下，定期发送指令请求数据，即可获得当前的测量结果。 #### 八、指令信息 下面列出了一些常见的 MTi 指令及其用途： - **gotoconfig**：进入配置模式。 - TX: `FA FF 30 00 D1` - RX: `FA FF 31 00 D0` - **calibration + orientation data**：请求校准及定向数据。 - TX: `FA FF D0 02 00 06 29` - RX: `FA FF D1 00 30` - **matrix orientation output + sample counter**：请求旋转矩阵输出及采样计数器。 - TX: `FA FF D2 04 00 00 00 09 22` - RX: `FA FF D3 00 2E` - **Gotomeasurement**：进入测量模式。 - TX: `FA FF 10 00 F1` - RX: `FA FF 11 00 F0` 通过以上信息，我们可以更好地理解和操作 MTi 态度传感器，以实现其在各种应用场景中的潜力。