git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/drivers/ao_mpu9250.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2012 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  15  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  16  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  17  */
  18
  19 #include <ao.h>
  20 #include <ao_mpu9250.h>
  21 #include <ao_exti.h>
  22
  23 #if HAS_MPU9250
  24
  25 static uint8_t  ao_mpu9250_configured;
  26
  27 extern uint8_t ao_sensor_errors;
  28
  29 #ifndef AO_MPU9250_I2C_INDEX
  30 #define AO_MPU9250_SPI  1
  31 #else
  32 #define AO_MPU9250_SPI  0
  33 #endif
  34
  35 #if AO_MPU9250_SPI
  36
  37 #define ao_mpu9250_spi_get()    ao_spi_get(AO_MPU9250_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz)
  38 #define ao_mpu9250_spi_put()    ao_spi_put(AO_MPU9250_SPI_BUS)
  39
  40 #define ao_mpu9250_spi_start()  ao_spi_set_cs(AO_MPU9250_SPI_CS_PORT,   \
  41                                               (1 << AO_MPU9250_SPI_CS_PIN))
  42
  43 #define ao_mpu9250_spi_end()    ao_spi_clr_cs(AO_MPU9250_SPI_CS_PORT,   \
  44                                               (1 << AO_MPU9250_SPI_CS_PIN))
  45
  46 #endif
  47
  48
  49 static void
  50 _ao_mpu9250_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  51 {
  52         uint8_t d[2] = { addr, value };
  53 #if AO_MPU9250_SPI
  54         ao_mpu9250_spi_start();
  55         ao_spi_send(d, 2, AO_MPU9250_SPI_BUS);
  56         ao_mpu9250_spi_end();
  57 #else
  58         ao_i2c_get(AO_MPU9250_I2C_INDEX);
  59         ao_i2c_start(AO_MPU9250_I2C_INDEX, MPU9250_ADDR_WRITE);
  60         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU9250_I2C_INDEX, TRUE);
  61         ao_i2c_put(AO_MPU9250_I2C_INDEX);
  62 #endif
  63 }
  64
  65 static void
  66 _ao_mpu9250_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  67 {
  68 #if AO_MPU9250_SPI
  69         addr |= 0x80;
  70         ao_mpu9250_spi_start();
  71         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU9250_SPI_BUS);
  72         ao_spi_recv(data, len, AO_MPU9250_SPI_BUS);
  73         ao_mpu9250_spi_end();
  74 #else
  75         ao_i2c_get(AO_MPU9250_I2C_INDEX);
  76         ao_i2c_start(AO_MPU9250_I2C_INDEX, MPU9250_ADDR_WRITE);
  77         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU9250_I2C_INDEX, FALSE);
  78         ao_i2c_start(AO_MPU9250_I2C_INDEX, MPU9250_ADDR_READ);
  79         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU9250_I2C_INDEX, TRUE);
  80         ao_i2c_put(AO_MPU9250_I2C_INDEX);
  81 #endif
  82 }
  83
  84 static uint8_t
  85 _ao_mpu9250_reg_read(uint8_t addr)
  86 {
  87         uint8_t value;
  88 #if AO_MPU9250_SPI
  89         addr |= 0x80;
  90         ao_mpu9250_spi_start();
  91         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU9250_SPI_BUS);
  92         ao_spi_recv(&value, 1, AO_MPU9250_SPI_BUS);
  93         ao_mpu9250_spi_end();
  94 #else
  95         ao_i2c_get(AO_MPU9250_I2C_INDEX);
  96         ao_i2c_start(AO_MPU9250_I2C_INDEX, MPU9250_ADDR_WRITE);
  97         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU9250_I2C_INDEX, FALSE);
  98         ao_i2c_start(AO_MPU9250_I2C_INDEX, MPU9250_ADDR_READ);
  99         ao_i2c_recv(&value, 1, AO_MPU9250_I2C_INDEX, TRUE);
 100         ao_i2c_put(AO_MPU9250_I2C_INDEX);
 101 #endif
 102         return value;
 103 }
 104
 105 static void
 106 _ao_mpu9250_sample(struct ao_mpu9250_sample *sample)
 107 {
 108         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
 109         int             i = sizeof (*sample) / 2;
 110
 111         _ao_mpu9250_read(MPU9250_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
 112 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
 113         /* byte swap */
 114         while (i--) {
 115                 uint16_t        t = *d;
 116                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
 117         }
 118 #endif
 119 }
 120
 121 #define G       981     /* in cm/s² */
 122
 123 #if 0
 124 static int16_t /* cm/s² */
 125 ao_mpu9250_accel(int16_t v)
 126 {
 127         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 128 }
 129
 130 static int16_t  /* deg*10/s */
 131 ao_mpu9250_gyro(int16_t v)
 132 {
 133         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 134 }
 135 #endif
 136
 137 static uint8_t
 138 ao_mpu9250_accel_check(int16_t normal, int16_t test)
 139 {
 140         int16_t diff = test - normal;
 141
 142         if (diff < MPU9250_ST_ACCEL(16) / 4) {
 143                 return 1;
 144         }
 145         if (diff > MPU9250_ST_ACCEL(16) * 4) {
 146                 return 1;
 147         }
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 static uint8_t
 152 ao_mpu9250_gyro_check(int16_t normal, int16_t test)
 153 {
 154         int16_t diff = test - normal;
 155
 156         if (diff < 0)
 157                 diff = -diff;
 158         if (diff < MPU9250_ST_GYRO(2000) / 4) {
 159                 return 1;
 160         }
 161         if (diff > MPU9250_ST_GYRO(2000) * 4) {
 162                 return 1;
 163         }
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 static void
 168 _ao_mpu9250_wait_alive(void)
 169 {
 170         uint8_t i;
 171
 172         /* Wait for the chip to wake up */
 173         for (i = 0; i < 30; i++) {
 174                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 175                 if (_ao_mpu9250_reg_read(MPU9250_WHO_AM_I) == MPU9250_I_AM_9250)
 176                         break;
 177         }
 178         if (i == 30)
 179                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU9250);
 180 }
 181
 182 #define ST_TRIES        10
 183
 184 static void
 185 _ao_mpu9250_setup(void)
 186 {
 187         struct ao_mpu9250_sample        normal_mode, test_mode;
 188         int                             errors;
 189         int                             st_tries;
 190
 191         if (ao_mpu9250_configured)
 192                 return;
 193
 194         _ao_mpu9250_wait_alive();
 195
 196         /* Reset the whole chip */
 197
 198         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_PWR_MGMT_1,
 199                               (1 << MPU9250_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 200
 201         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 202
 203         _ao_mpu9250_wait_alive();
 204
 205         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 206         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_USER_CTRL,
 207                               (0 << MPU9250_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 208                               (0 << MPU9250_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 209                               (AO_MPU9250_SPI << MPU9250_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 210                               (0 << MPU9250_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 211                               (0 << MPU9250_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 212                               (1 << MPU9250_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 213
 214         while (_ao_mpu9250_reg_read(MPU9250_USER_CTRL) & (1 << MPU9250_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 215                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 216
 217         /* Reset signal paths */
 218         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET,
 219                               (1 << MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 220                               (1 << MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 221                               (1 << MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 222
 223         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET,
 224                               (0 << MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 225                               (0 << MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 226                               (0 << MPU9250_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 227
 228         /* Select clocks, disable sleep */
 229         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_PWR_MGMT_1,
 230                               (0 << MPU9250_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 231                               (0 << MPU9250_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 232                               (0 << MPU9250_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 233                               (0 << MPU9250_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 234                               (MPU9250_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU9250_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 235
 236         /* Set sample rate divider to sample at full speed */
 237         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_SMPRT_DIV, 0);
 238
 239         /* Disable filtering */
 240         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_CONFIG,
 241                               (MPU9250_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU9250_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 242                               (MPU9250_CONFIG_DLPF_CFG_250 << MPU9250_CONFIG_DLPF_CFG));
 243
 244         for (st_tries = 0; st_tries < ST_TRIES; st_tries++) {
 245                 errors = 0;
 246
 247                 /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 248                 _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_ACCEL_CONFIG,
 249                                       (1 << MPU9250_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 250                                       (1 << MPU9250_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 251                                       (1 << MPU9250_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 252                                       (MPU9250_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU9250_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 253
 254                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 255                 _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_GYRO_CONFIG,
 256                                       (1 << MPU9250_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 257                                       (1 << MPU9250_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 258                                       (1 << MPU9250_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 259                                       (MPU9250_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU9250_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 260
 261                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 262                 _ao_mpu9250_sample(&test_mode);
 263
 264                 /* Configure accelerometer to +/-16G */
 265                 _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_ACCEL_CONFIG,
 266                                       (0 << MPU9250_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 267                                       (0 << MPU9250_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 268                                       (0 << MPU9250_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 269                                       (MPU9250_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU9250_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 270
 271                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 272                 _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_GYRO_CONFIG,
 273                                       (0 << MPU9250_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 274                                       (0 << MPU9250_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 275                                       (0 << MPU9250_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 276                                       (MPU9250_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU9250_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 277
 278                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 279                 _ao_mpu9250_sample(&normal_mode);
 280
 281                 errors += ao_mpu9250_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x);
 282                 errors += ao_mpu9250_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y);
 283                 errors += ao_mpu9250_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z);
 284
 285                 errors += ao_mpu9250_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x);
 286                 errors += ao_mpu9250_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y);
 287                 errors += ao_mpu9250_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z);
 288                 if (!errors)
 289                         break;
 290         }
 291
 292         if (st_tries == ST_TRIES)
 293                 ao_sensor_errors = 1;
 294
 295         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 296         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_CONFIG,
 297                               (MPU9250_CONFIG_FIFO_MODE_REPLACE << MPU9250_CONFIG_FIFO_MODE) |
 298                               (MPU9250_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU9250_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 299                               (MPU9250_CONFIG_DLPF_CFG_92 << MPU9250_CONFIG_DLPF_CFG));
 300
 301         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 302         _ao_mpu9250_reg_write(MPU9250_SMPRT_DIV,
 303                               1000 / 200 - 1);
 304
 305         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 306         ao_mpu9250_configured = 1;
 307 }
 308
 309 struct ao_mpu9250_sample        ao_mpu9250_current;
 310
 311 static void
 312 ao_mpu9250(void)
 313 {
 314         struct ao_mpu9250_sample        sample;
 315         /* ao_mpu9250_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 316         _ao_mpu9250_setup();
 317 #if AO_MPU9250_SPI
 318         ao_mpu9250_spi_put();
 319 #endif
 320         for (;;)
 321         {
 322 #if AO_MPU9250_SPI
 323                 ao_mpu9250_spi_get();
 324 #endif
 325                 _ao_mpu9250_sample(&sample);
 326 #if AO_MPU9250_SPI
 327                 ao_mpu9250_spi_put();
 328 #endif
 329                 ao_arch_block_interrupts();
 330                 ao_mpu9250_current = sample;
 331                 AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU9250);
 332                 AO_DATA_WAIT();
 333                 ao_arch_release_interrupts();
 334         }
 335 }
 336
 337 static struct ao_task ao_mpu9250_task;
 338
 339 static void
 340 ao_mpu9250_show(void)
 341 {
 342         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 343                 ao_mpu9250_current.accel_x,
 344                 ao_mpu9250_current.accel_y,
 345                 ao_mpu9250_current.accel_z,
 346                 ao_mpu9250_current.gyro_x,
 347                 ao_mpu9250_current.gyro_y,
 348                 ao_mpu9250_current.gyro_z);
 349 }
 350
 351 static void
 352 ao_mpu9250_read(void)
 353 {
 354         uint8_t addr;
 355         uint8_t val;
 356
 357         ao_cmd_hex();
 358         if (ao_cmd_status != ao_cmd_success)
 359                 return;
 360         addr = ao_cmd_lex_i;
 361         ao_mpu9250_spi_get();
 362         val = _ao_mpu9250_reg_read(addr);
 363         ao_mpu9250_spi_put();
 364         printf("Addr %02x val %02x\n", addr, val);
 365 }
 366
 367 static void
 368 ao_mpu9250_write(void)
 369 {
 370         uint8_t addr;
 371         uint8_t val;
 372
 373         ao_cmd_hex();
 374         if (ao_cmd_status != ao_cmd_success)
 375                 return;
 376         addr = ao_cmd_lex_i;
 377         ao_cmd_hex();
 378         if (ao_cmd_status != ao_cmd_success)
 379                 return;
 380         val = ao_cmd_lex_i;
 381         printf("Addr %02x val %02x\n", addr, val);
 382         ao_mpu9250_spi_get();
 383         _ao_mpu9250_reg_write(addr, val);
 384         ao_mpu9250_spi_put();
 385 }
 386
 387 static const struct ao_cmds ao_mpu9250_cmds[] = {
 388         { ao_mpu9250_show,      "I\0Show MPU9250 status" },
 389         { ao_mpu9250_read,      "R <addr>\0Read MPU9250 register" },
 390         { ao_mpu9250_write,     "W <addr> <val>\0Write MPU9250 register" },
 391         { 0, NULL }
 392 };
 393
 394 void
 395 ao_mpu9250_init(void)
 396 {
 397         ao_mpu9250_configured = 0;
 398
 399         ao_add_task(&ao_mpu9250_task, ao_mpu9250, "mpu9250");
 400
 401 #if AO_MPU9250_SPI
 402         ao_spi_init_cs(AO_MPU9250_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU9250_SPI_CS_PIN));
 403
 404         /* Pretend to be the mpu9250 task. Grab the SPI bus right away and
 405          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 406          * we get the I2C mode disabled in the chip
 407          */
 408
 409         ao_cur_task = &ao_mpu9250_task;
 410         ao_spi_get(AO_MPU9250_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz);
 411         ao_cur_task = NULL;
 412 #endif
 413         ao_cmd_register(&ao_mpu9250_cmds[0]);
 414 }
 415 #endif