Akcelerometr, żyroskop i magnetometr MPU-9250 — kod

Akcelerometr, żyroskop i magnetometr MPU-9250 — kod

W tym samouczku dowiemy się, jak używać czujnika MPU-9250, który łączy akcelerometr, żyroskop i magnetometr w jednym kompaktowym module. Po ukończeniu tego przewodnika będziesz w stanie odczytywać dane z czujnika i interpretować ich znaczenie w swoich projektach. Ten czujnik jest szczególnie przydatny w zastosowaniach takich jak robotyka i drony, gdzie orientacja i śledzenie ruchu są kluczowe. Możesz odwołać się do wideo w celu dodatkowego wyjaśnienia konfiguracji i kodu (na wideo w 00:20).

Objaśnienie sprzętu

Moduł MPU-9250 integruje trzy czujniki: akcelerometr, żyroskop i magnetometr. Akcelerometr mierzy siły przyspieszenia, umożliwiając określenie prędkości i orientacji. Żyroskop dostarcza prędkości kątowej, pomagając zrozumieć zmianę orientacji w czasie. Wreszcie magnetometr działa jak kompas, dostarczając danych o polu magnetycznym, które pomagają w nawigacji.

Ta kombinacja czujników jest szczególnie korzystna w zastosowaniach, gdzie wymagane jest precyzyjne śledzenie ruchu, takich jak drony czy smartfony. MPU-9250 komunikuje się przez I2C lub SPI, co czyni go wszechstronnym dla różnych konfiguracji mikrokontrolerów.

Szczegóły z karty katalogowej

• Zapewnij odpowiednie napięcie zasilania (2,4 - 3,6 V), aby uniknąć uszkodzenia modułu.
• Użyj rezystora podciągającego dla linii SDA i SCL, jeśli nie jest już zawarty na twojej płytce breakout.
• Sprawdź adres I2C (domyślnie 0x68) i odpowiednio dostosuj pin ADO dla alternatywnych adresów.
• Sprawdź stabilność połączeń, aby zapobiec błędnym odczytom.
• Regularnie kalibruj czujniki, aby uzyskać dokładne pomiary.

Instrukcje podłączenia

Aby podłączyć MPU-9250 do Arduino, zacznij od połączenia pinu VCC na MPU-9250 z pinem 5V na Arduino. Moduł ma wewnętrzny regulator, więc zasilanie go napięciem 5V jest bezpieczne. Następnie podłącz pin GND do masy (GND) na Arduino. Do komunikacji danych podłącz pin SDA do pinu A4 na Arduino, a pin SCL do pinu A5. Ta konfiguracja jest standardowa dla wielu płytek Arduino.

Jeśli używasz Arduino Mega, piny SDA i SCL znajdują się odpowiednio na pinach 20 i 21. Upewnij się, że połączenia są pewne, aby uniknąć błędów komunikacji. Jeśli chcesz zmienić adres I2C MPU-9250, podłącz pin ADO do 5V, aby ustawić go na 0x69. Odłączenie go przywróci adres 0x68.

Przykłady kodu i omówienie

W szkicu Arduino zaczynamy od dołączenia biblioteki MPU9250 i utworzenia instancji czujnika:

#include "MPU9250.h"
MPU9250 IMU(Wire,0x68);

Kod inicjalizuje czujnik i rozpoczyna komunikację w funkcji setup():

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  status = IMU.begin();
  if (status < 0) {
    Serial.println("Inicjalizacja IMU nie powiodła się");
    while(1) {}
  }
}

W funkcji loop() ciągle odczytujemy i wypisujemy dane z czujnika:

void loop() {
  IMU.readSensor();
  Serial.print("AccelX: ");
  Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6);
  // Więcej instrukcji print dla innych osi
}

Ta sekcja odczytuje wartości akcelerometru, żyroskopu i magnetometru, wyświetlając je w monitorze szeregowym. Upewnij się, że sprawdzisz pełny kod załadowany poniżej artykułu, aby zobaczyć kompletną implementację.

Demonstracja / Czego się spodziewać

Po uruchomieniu kodu powinieneś zobaczyć wartości czujnika aktualizowane w czasie rzeczywistym na monitorze szeregowym. Wartości akcelerometru będą się zmieniać podczas poruszania czujnikiem, podczas gdy wartości żyroskopu pokażą szybkość obrotu. Magnetometr dostarczy siłę pola magnetycznego w trzech osiach, co można wykorzystać do określenia orientacji. Uważaj na pływające wejścia, ponieważ mogą prowadzić do niedokładnych odczytów (na wideo w 12:30).

Rozdziały

• Wprowadzenie (00:00)
• Wyjaśnienie sprzętu (01:30)
• Instrukcje podłączania (04:00)
• Przykłady kodu i omówienie (06:00)
• Demonstracja (10:00)

Obrazy

ELE_MPU6050_208

Arduino Wiring for MPU-6050

Arduino Schematic for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

Arduino wiring for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

ELE_MPU6050_208

Arduino Wiring for MPU-6050

Arduino Schematic for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

Arduino wiring for MPU6050 using A4 and A4 for SDA and SCL

/*
 * Library: https://github.com/bolderflight/MPU9250
Basic_I2C.ino
Brian R Taylor
brian.taylor@bolderflight.com

Copyright (c) 2017 Bolder Flight Systems

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software 
and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, 
including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, 
sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is 
furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or 
substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING 
BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND 
NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, 
DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, 
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
*/
/*
 * Updated by Ahmad Shamshiri on July 9, 2018 for Robojax.com
 * in Ajax, Ontario, Canada
 * Watch instruction video for this code: 
For this sketch you need to connect:
VCC to 5V and GND to GND of Arduino
SDA to A4 and SCL to A5

S20A is 3.3V voltage regulator MIC5205-3.3BM5
*/

#include "MPU9250.h"

// An MPU9250 object with the MPU-9250 sensor on I2C bus 0 with address 0x68
MPU9250 IMU(Wire,0x68);
int status;

void setup() {
  // Serial to display data
  Serial.begin(115200);
  while(!Serial) {}

  // Start communication with IMU 
  status = IMU.begin();
  if (status < 0) {
    Serial.println("IMU initialization unsuccessful");
    Serial.println("Check IMU wiring or try cycling power");
    Serial.print("Status: ");
    Serial.println(status);
    while(1) {}
  }
}

void loop() {
  // Read the sensor
  IMU.readSensor();
  // Display the data
  Serial.print("AccelX: ");
  Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("AccelY: ");  
  Serial.print(IMU.getAccelY_mss(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("AccelZ: ");  
  Serial.println(IMU.getAccelZ_mss(),6);
  
  Serial.print("GyroX: ");
  Serial.print(IMU.getGyroX_rads(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("GyroY: ");  
  Serial.print(IMU.getGyroY_rads(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("GyroZ: ");  
  Serial.println(IMU.getGyroZ_rads(),6);

  Serial.print("MagX: ");  
  Serial.print(IMU.getMagX_uT(),6);
  Serial.print("\t");  
  Serial.print("MagY: ");
  Serial.print(IMU.getMagY_uT(),6);
  Serial.print("\t");
  Serial.print("MagZ: ");  
  Serial.println(IMU.getMagZ_uT(),6);
  
  Serial.print("Temperature in C: ");
  Serial.println(IMU.getTemperature_C(),6);
  Serial.println();
  delay(200);
}