รหัส MPU-9250 Accelerometer, Gyroscope และ Magnetometer

รหัส MPU-9250 Accelerometer, Gyroscope และ Magnetometer

ในบทช่วยสอนนี้ เราจะสำรวจวิธีการใช้เซนเซอร์ MPU-9250 ซึ่งรวมมาตรวัดความเร่ง ไจโรสโคป และแมกนีโตมิเตอร์ไว้ในโมดูลขนาดกะทัดรัดเดียว เมื่อจบคู่มือนี้ คุณจะสามารถอ่านข้อมูลเซนเซอร์และตีความความหมายในโปรเจกต์ของคุณได้ เซนเซอร์นี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชัน เช่น หุ่นยนต์และโดรน ซึ่งการติดตามทิศทางและการเคลื่อนไหวมีความสำคัญ คุณสามารถดูวิดีโอเพื่อความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตั้งค่าและโค้ด (ในวิดีโอที่เวลา 00:20)

อธิบายฮาร์ดแวร์

โมดูล MPU-9250 รวมเซนเซอร์สามตัว: มาตรวัดความเร่ง ไจโรสโคป และแมกนีโตมิเตอร์ มาตรวัดความเร่งวัดแรงเร่ง ทำให้คุณกำหนดความเร็วและทิศทางได้ ไจโรสโคปให้ความเร็วเชิงมุม ช่วยให้คุณเข้าใจการเปลี่ยนแปลงทิศทางเมื่อเวลาผ่านไป สุดท้าย แมกนีโตมิเตอร์ทำหน้าที่เป็นเข็มทิศ ให้ข้อมูลสนามแม่เหล็กซึ่งช่วยในการนำทาง

การรวมเซนเซอร์เหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่ต้องการการติดตามการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ เช่น ในโดรนหรือสมาร์ทโฟน MPU-9250 สื่อสารผ่าน I2C หรือ SPI ทำให้ใช้งานร่วมกับการตั้งค่าไมโครคอนโทรลเลอร์ต่างๆ ได้หลากหลาย

รายละเอียดจากดาต้าชีต

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าจ่ายถูกต้อง (2.4 - 3.6 V) เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อโมดูล
• ใช้ตัวต้านทานพูลอัพสำหรับสาย SDA และ SCL หากบอร์ดเบรกเอาต์ของคุณไม่มีให้
• ตรวจสอบที่อยู่ I2C (ค่าเริ่มต้นคือ 0x68) และปรับพิน ADO ตามต้องการสำหรับที่อยู่ทางเลือก
• ตรวจสอบการเชื่อมต่อเพื่อความเสถียร เพื่อป้องกันการอ่านค่าที่ผิดพลาด
• ปรับเทียบเซนเซอร์เป็นประจำเพื่อการวัดที่แม่นยำ

คำแนะนำการเดินสายไฟ

ในการเดินสาย MPU-9250 เข้ากับ Arduino ของคุณ เริ่มต้นโดยเชื่อมต่อพิน VCC บน MPU-9250 เข้ากับพิน 5V บน Arduino โมดูลมีตัวควบคุมภายใน ดังนั้นจึงปลอดภัยที่จะจ่ายไฟด้วย 5V จากนั้น เชื่อมต่อพิน GND เข้ากับกราวด์ (GND) บน Arduino สำหรับการสื่อสารข้อมูล เชื่อมต่อพิน SDA เข้ากับพิน A4 บน Arduino และพิน SCL เข้ากับพิน A5 การกำหนดค่านี้เป็นมาตรฐานสำหรับบอร์ด Arduino หลายรุ่น

หากคุณใช้ Arduino Mega พิน SDA และ SCL จะอยู่ที่พิน 20 และ 21 ตามลำดับ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อแน่นหนาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการสื่อสาร หากคุณต้องการเปลี่ยนที่อยู่ I2C ของ MPU-9250 ให้เชื่อมต่อพิน ADO เข้ากับ 5V เพื่อตั้งค่าเป็น 0x69 การถอดออกจะทำให้กลับไปเป็น 0x68

ตัวอย่างโค้ดและคำอธิบาย

ในสเก็ตช์ Arduino เราเริ่มต้นด้วยการรวมไลบรารี MPU9250 และสร้างอินสแตนซ์ของเซนเซอร์:

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

โค้ดเริ่มต้นเซนเซอร์และเริ่มการสื่อสารในฟังก์ชัน setup():

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  status = IMU.begin();
  if (status < 0) {
    Serial.println("IMU initialization unsuccessful");
    while(1) {}
  }
}

ภายในฟังก์ชัน loop() เราอ่านและพิมพ์ข้อมูลเซนเซอร์อย่างต่อเนื่อง:

void loop() {
  IMU.readSensor();
  Serial.print("AccelX: ");
  Serial.print(IMU.getAccelX_mss(),6);
  // คำสั่งพิมพ์เพิ่มเติมสำหรับแกนอื่นๆ
}

ส่วนนี้อ่านค่ามาตรวัดความเร่ง ไจโรสโคป และแมกนีโตมิเตอร์ แล้วแสดงใน Serial Monitor ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณดูโค้ดเต็มที่โหลดไว้ด้านล่างบทความสำหรับการใช้งานที่สมบูรณ์

การสาธิต / สิ่งที่คาดหวัง

เมื่อคุณรันโค้ด คุณควรเห็นค่าของเซนเซอร์อัปเดตแบบเรียลไทม์ใน Serial Monitor ค่ามาตรวัดความเร่งจะผันผวนเมื่อคุณขยับเซนเซอร์ ในขณะที่ค่าไจโรสโคปจะแสดงอัตราการหมุน แมกนีโตมิเตอร์จะให้ความแรงของสนามแม่เหล็กในสามแกน ซึ่งสามารถใช้กำหนดทิศทางได้ ระวังอินพุตลอย ซึ่งอาจทำให้การอ่านค่าไม่แม่นยำ (ในวิดีโอที่เวลา 12:30)

บทต่างๆ

• แนะนำ (00:00)
• อธิบายฮาร์ดแวร์ (01:30)
• คำแนะนำการเดินสายไฟ (04:00)
• ตัวอย่างโค้ดและคำอธิบาย (06:00)
• การสาธิต (10:00)

ภาพ

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);
}