Доброго дня всем! В данной статье мы познакомимся с 9-осевым датчиком 3D положения MPU 9250. Данный модуль можно использовать в летательных аппаратах (различных дронах и квадрокоптерах) и смартфонах в качестве компаса и навигации, а также в робототехнике, различных манипуляторах и устройствах, связанных с 3D управлением и распознаванием жестов.
Для реализации проекта из этой статьи нам потребуются следующие компоненты:
MPU 9250 выполняет функции сразу нескольких датчиков: это и гироскоп, и акселерометр, и магнитометр – все три устройства в одном, что очень удобно.
Остановимся немного подробнее на каждом из них.
Гироскоп – это сенсор, реагирующий на изменение углов ориентации в пространстве. В тех же квадрокоптерах его используют, чтобы стабилизировать положение аппарата в воздухе и защитить его от ветра.
Например, во время рыбалки, мы закидываем удочки в водоем и на поверхности воды виден только поплавок. Если погода достаточно ветреная, то поплавок постоянно будет уходить в разные стороны и наклоняться под случайным углом, что может помешать нам вовремя заметить клев рыбы. То же самое будет происходить и в воздухе. Чтобы ваш квадрокоптер не находился постоянно в наклонном положении, его выравниванием и будет заниматься гироскоп.
В качестве иллюстрации, внизу вы можете наглядно посмотреть испытания DIY дрона вместе с установленным в его аппаратную часть гироскопом.
Акселерометр сравнивает проекцию ускорения объекта с гравитационным ускорением и способен замерять линейную скорость объекта, а вкупе с гироскопом – и положение в пространстве.
Магнитометр представляет собой устройство для измерения интенсивности ближайшего магнитного поля, действующего на объект (впрочем, название датчика говорит само за себя).
А еще, по некоторым данным, наш модуль MPU 9250 является самым миниатюрным в мире девятиосевым сенсором. Это говорит о высокой производительности микросхемы (по названию которой и назван наш “герой”), что было обеспечено применением технологии CMOS MEMS.
Состоит корпус модуля из двух мельчайших кристаллов, один из которых отвечает за гироскоп и акселерометр, а другой за магнитометр. Данные с них обрабатываются встроенным сигнальным процессором DMP с помощью алгоритмов Motion Fusion и передаются по интерфейсам I2C или SPI.
Помимо высокой производительности, модуль довольно популярен в среде ардуинщиков и тех, кто увлекается устройствами на дистанционном управлении, а также имеет низкие энергопотребление и стоимость.
Как уже было сказано ранее, подключать датчик к Arduino можно по шине I2C или SPI. Питать модуль можно от 5 В, так как на плате датчика имеется линейный стабилизатор для данного типа питания, но подавать питание можно и значением в 3,3 В.
Вы можете подключать модуль к вашему микроконтроллеру по четырем контактам через интерфейс I2C (5V, Gnd, SCL, SDA) или через SPI, используя 5 контактов на плате модуля (5V, Gnd, SCL, SDA, CS, SDO).
На картинке показано подключение через интерфейс I2C.
В качестве примеров для работы с модулем MPU 9250 можете воспользоваться предложенным ниже скетчем.
Данный код с использованием пары библиотек позволит считывать информацию (данные) со всех трех датчиков и выводить в порт. Здесь понадобится библиотека Wire 0. Она уже встроена в Arduino IDE , а, значит, ее отдельно скачивать устанавливать не нужно.
Библиотека TimerOne.h упрощает использование временных функций. Ее можно скачать по ссылке ниже:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 |
#include <Wire.h> #include <TimerOne.h> #define MPU9250_ADDRESS 0x68 #define MAG_ADDRESS 0x0C #define GYRO_FULL_SCALE_250_DPS 0x00 #define GYRO_FULL_SCALE_500_DPS 0x08 #define GYRO_FULL_SCALE_1000_DPS 0x10 #define GYRO_FULL_SCALE_2000_DPS 0x18 #define ACC_FULL_SCALE_2_G 0x00 #define ACC_FULL_SCALE_4_G 0x08 #define ACC_FULL_SCALE_8_G 0x10 #define ACC_FULL_SCALE_16_G 0x18 // This function read Nbytes bytes from I2C device at address Address. // Put read bytes starting at register Register in the Data array. void I2Cread(uint8_t Address, uint8_t Register, uint8_t Nbytes, uint8_t* Data) { // Set register address Wire.beginTransmission(Address); Wire.write(Register); Wire.endTransmission(); // Read Nbytes Wire.requestFrom(Address, Nbytes); uint8_t index=0; while (Wire.available()) Data[index++]=Wire.read(); } // Write a byte (Data) in device (Address) at register (Register) void I2CwriteByte(uint8_t Address, uint8_t Register, uint8_t Data) { // Set register address Wire.beginTransmission(Address); Wire.write(Register); Wire.write(Data); Wire.endTransmission(); } // Initial time long int ti; volatile bool intFlag=false; // Initializations void setup() { // Arduino initializations Wire.begin(); Serial.begin(115200); // Set accelerometers low pass filter at 5Hz I2CwriteByte(MPU9250_ADDRESS,29,0x06); // Set gyroscope low pass filter at 5Hz I2CwriteByte(MPU9250_ADDRESS,26,0x06); // Configure gyroscope range I2CwriteByte(MPU9250_ADDRESS,27,GYRO_FULL_SCALE_1000_DPS); // Configure accelerometers range I2CwriteByte(MPU9250_ADDRESS,28,ACC_FULL_SCALE_4_G); // Set by pass mode for the magnetometers I2CwriteByte(MPU9250_ADDRESS,0x37,0x02); // Request continuous magnetometer measurements in 16 bits I2CwriteByte(MAG_ADDRESS,0x0A,0x16); pinMode(13, OUTPUT); Timer1.initialize(10000); // initialize timer1, and set a 1/2 second period Timer1.attachInterrupt(callback); // attaches callback() as a timer overflow interrupt // Store initial time ti=millis(); } // Counter long int cpt=0; void callback() { intFlag=true; digitalWrite(13, digitalRead(13) ^ 1); } // Main loop, read and display data void loop() { while (!intFlag); intFlag=false; // Display time Serial.print (millis()-ti,DEC); Serial.print ("t"); // _______________ // ::: Counter ::: // Display data counter // Serial.print (cpt++,DEC); // Serial.print ("t"); // ____________________________________ // ::: accelerometer and gyroscope ::: // Read accelerometer and gyroscope uint8_t Buf[14]; I2Cread(MPU9250_ADDRESS,0x3B,14,Buf); // Create 16 bits values from 8 bits data // Accelerometer int16_t ax=-(Buf[0]<<8 | Buf[1]); int16_t ay=-(Buf[2]<<8 | Buf[3]); int16_t az=Buf[4]<<8 | Buf[5]; // Gyroscope int16_t gx=-(Buf[8]<<8 | Buf[9]); int16_t gy=-(Buf[10]<<8 | Buf[11]); int16_t gz=Buf[12]<<8 | Buf[13]; // Display values // Accelerometer Serial.print (ax,DEC); Serial.print ("t"); Serial.print (ay,DEC); Serial.print ("t"); Serial.print (az,DEC); Serial.print ("t"); // Gyroscope Serial.print (gx,DEC); Serial.print ("t"); Serial.print (gy,DEC); Serial.print ("t"); Serial.print (gz,DEC); Serial.print ("t"); // _____________________ // ::: Magnetometer ::: // Read register Status 1 and wait for the DRDY: Data Ready uint8_t ST1; do { I2Cread(MAG_ADDRESS,0x02,1,&ST1); } while (!(ST1&0x01)); // Read magnetometer data uint8_t Mag[7]; I2Cread(MAG_ADDRESS,0x03,7,Mag); // Create 16 bits values from 8 bits data // Magnetometer int16_t mx=-(Mag[3]<<8 | Mag[2]); int16_t my=-(Mag[1]<<8 | Mag[0]); int16_t mz=-(Mag[5]<<8 | Mag[4]); // Magnetometer Serial.print (mx+200,DEC); Serial.print ("t"); Serial.print (my-70,DEC); Serial.print ("t"); Serial.print (mz-700,DEC); Serial.print ("t"); // End of line Serial.println(""); // delay(100); } |
На этом у меня для вас все. Изучайте Arduino, собирайте интересные проекты и развивайтесь во всех направлениях. До скорой встречи!
Вольтик
3 комментария. Оставить новый
Вероятно под
Serial.print (“t”);
подразумевалось
Serial.print (“\t”);
Добрый день, я немного модифицировал код под esp32, но выводятся странные данные.
Я запустил эту программу, вставив в нее цикл for, под IDE 1.8.15, введя в for чтение данных из регистров аксереметра, гироскопа и магнетометра. Скачал я ее не у вас, а по адресу http://arduinolearning.com/code/arduino-mpu-9250-example.php. Акселерометр и гироскоп, когда шевелишь MPU9250, реагируют, а вот магнетометер ни в какую (статика)! Что-то не так, а вот что я не пойму. Может быть дело в регистрах магнетометра Status 1 и Status 2, кторые надо читать или туда писать каждый раз после прочтения данных в том же цикле? Если акселерометр и гироскоп это от MPU6050, то магнетометр от другого разработчика – это AK8963!