MPU 9250 и Arduino – схема подключения

22.12.2017Вольтик.руИнструкции и решения проблем, Подключение модулей Arduino5

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 и Arduino - схема подключения

Обзор датчика

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.

Схема подключения к Arduino

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.

Подключение в Arduino IDE

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:

СКАЧАТЬ

#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); 
   }

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;

{

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!

Товары, используемые в материале

Самые популярные материалы в блоге

За все время

За сегодня

Вольтик.ру

Вольтик - это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!

5 комментариев. Оставить новый

Павел

06.09.2019 19:06

Вероятно под
Serial.print (“t”);
подразумевалось
Serial.print (“\t”);

Ответить

Dima

12.05.2020 14:17

Добрый день, я немного модифицировал код под esp32, но выводятся странные данные.

Ответить

Альберт

16.09.2021 20:57

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!

Ответить