git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/drivers/ao_mpu6000.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_mpu6000.h>
  21 #include <ao_exti.h>
  22
  23 #if HAS_MPU6000
  24
  25 static uint8_t  ao_mpu6000_configured;
  26
  27 #ifndef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  28 #define AO_MPU6000_SPI  1
  29 #else
  30 #define AO_MPU6000_SPI  0
  31 #endif
  32
  33 #if AO_MPU6000_SPI
  34
  35 #define ao_mpu6000_spi_get()    ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz)
  36 #define ao_mpu6000_spi_put()    ao_spi_put(AO_MPU6000_SPI_BUS)
  37
  38 #define ao_mpu6000_spi_start()  ao_spi_set_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,   \
  39                                               (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN))
  40
  41 #define ao_mpu6000_spi_end()    ao_spi_clr_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,   \
  42                                               (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN))
  43
  44 #endif
  45
  46
  47 static void
  48 _ao_mpu6000_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  49 {
  50         uint8_t d[2] = { addr, value };
  51 #if AO_MPU6000_SPI
  52         ao_mpu6000_spi_start();
  53         ao_spi_send(d, 2, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  54         ao_mpu6000_spi_end();
  55 #else
  56         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  57         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  58         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU6000_I2C_INDEX, true);
  59         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  60 #endif
  61 }
  62
  63 static void
  64 _ao_mpu6000_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  65 {
  66 #if AO_MPU6000_SPI
  67         addr |= 0x80;
  68         ao_mpu6000_spi_start();
  69         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  70         ao_spi_recv(data, len, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  71         ao_mpu6000_spi_end();
  72 #else
  73         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  74         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  75         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, false);
  76         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  77         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, true);
  78         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  79 #endif
  80 }
  81
  82 static uint8_t
  83 _ao_mpu6000_reg_read(uint8_t addr)
  84 {
  85         uint8_t value;
  86 #if AO_MPU6000_SPI
  87         addr |= 0x80;
  88         ao_mpu6000_spi_start();
  89         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  90         ao_spi_recv(&value, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  91         ao_mpu6000_spi_end();
  92 #else
  93         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  94         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  95         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, false);
  96         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  97         ao_i2c_recv(&value, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, true);
  98         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  99 #endif
 100         return value;
 101 }
 102
 103 static void
 104 _ao_mpu6000_sample(struct ao_mpu6000_sample *sample)
 105 {
 106         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
 107         int             i = sizeof (*sample) / 2;
 108
 109         _ao_mpu6000_read(MPU6000_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
 110 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
 111         /* byte swap */
 112         while (i--) {
 113                 uint16_t        t = *d;
 114                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
 115         }
 116 #endif
 117 }
 118
 119 #define G       981     /* in cm/s² */
 120
 121 #if 0
 122 static int16_t /* cm/s² */
 123 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
 124 {
 125         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 126 }
 127
 128 static int16_t  /* deg*10/s */
 129 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
 130 {
 131         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 132 }
 133 #endif
 134
 135 static uint8_t
 136 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test)
 137 {
 138         int16_t diff = test - normal;
 139
 140         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 4) {
 141                 return 1;
 142         }
 143         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 4) {
 144                 return 1;
 145         }
 146         return 0;
 147 }
 148
 149 static uint8_t
 150 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test)
 151 {
 152         int16_t diff = test - normal;
 153
 154         if (diff < 0)
 155                 diff = -diff;
 156         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 4) {
 157                 return 1;
 158         }
 159         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 4) {
 160                 return 1;
 161         }
 162         return 0;
 163 }
 164
 165 static void
 166 _ao_mpu6000_wait_alive(void)
 167 {
 168         uint8_t i;
 169
 170         /* Wait for the chip to wake up */
 171         for (i = 0; i < 30; i++) {
 172                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 173                 if (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_WHO_AM_I) == 0x68)
 174                         break;
 175         }
 176         if (i == 30)
 177                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 178 }
 179
 180 #define ST_TRIES        10
 181
 182 static void
 183 _ao_mpu6000_setup(void)
 184 {
 185         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 186         int                             errors;
 187         int                             st_tries;
 188
 189         if (ao_mpu6000_configured)
 190                 return;
 191
 192         _ao_mpu6000_wait_alive();
 193
 194         /* Reset the whole chip */
 195
 196         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 197                               (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 198
 199         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 200
 201         _ao_mpu6000_wait_alive();
 202
 203         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 204         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CTRL,
 205                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 206                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 207                               (AO_MPU6000_SPI << MPU6000_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 208                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 209                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 210                               (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 211
 212         while (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CTRL) & (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 213                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 214
 215         /* Reset signal paths */
 216         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 217                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 218                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 219                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 220
 221         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 222                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 223                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 224                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 225
 226         /* Select clocks, disable sleep */
 227         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 228                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 229                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 230                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 231                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 232                               (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 233
 234         /* Set sample rate divider to sample at full speed */
 235         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 236
 237         /* Disable filtering */
 238         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 239                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 240                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 241
 242 #if TRIDGE
 243         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 244         _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 245         //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 246
 247         if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 248             (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 249                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 250                 // Rev C has different scaling than rev D
 251                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 252         } else {
 253                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 254                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 255         }
 256         hal.scheduler->delay(1);
 257 #endif
 258
 259         for (st_tries = 0; st_tries < ST_TRIES; st_tries++) {
 260                 errors = 0;
 261
 262                 /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 263                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 264                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 265                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 266                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 267                                       (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 268
 269                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 270                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 271                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 272                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 273                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 274                                       (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 275
 276                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 277                 _ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 278
 279                 /* Configure accelerometer to +/-16G */
 280                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 281                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 282                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 283                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 284                                       (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 285
 286                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 287                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 288                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 289                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 290                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 291                                       (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 292
 293                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 294                 _ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 295
 296                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x);
 297                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y);
 298                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z);
 299
 300                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x);
 301                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y);
 302                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z);
 303                 if (!errors)
 304                         break;
 305         }
 306
 307         if (st_tries == ST_TRIES)
 308                 AO_SENSOR_ERROR(AO_DATA_MPU6000);
 309
 310         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 311         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 312                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 313                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 314
 315         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 316         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 317                               1000 / 200 - 1);
 318
 319         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 320         ao_mpu6000_configured = 1;
 321 }
 322
 323 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 324
 325 static void
 326 ao_mpu6000(void)
 327 {
 328         struct ao_mpu6000_sample        sample;
 329         /* ao_mpu6000_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 330         _ao_mpu6000_setup();
 331 #if AO_MPU6000_SPI
 332         ao_mpu6000_spi_put();
 333 #endif
 334         for (;;)
 335         {
 336 #if AO_MPU6000_SPI
 337                 ao_mpu6000_spi_get();
 338 #endif
 339                 _ao_mpu6000_sample(&sample);
 340 #if AO_MPU6000_SPI
 341                 ao_mpu6000_spi_put();
 342 #endif
 343                 ao_arch_block_interrupts();
 344                 ao_mpu6000_current = sample;
 345                 AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 346                 AO_DATA_WAIT();
 347                 ao_arch_release_interrupts();
 348         }
 349 }
 350
 351 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 352
 353 static void
 354 ao_mpu6000_show(void)
 355 {
 356         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 357                 ao_mpu6000_current.accel_x,
 358                 ao_mpu6000_current.accel_y,
 359                 ao_mpu6000_current.accel_z,
 360                 ao_mpu6000_current.gyro_x,
 361                 ao_mpu6000_current.gyro_y,
 362                 ao_mpu6000_current.gyro_z);
 363 }
 364
 365 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 366         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 367         { 0, NULL }
 368 };
 369
 370 void
 371 ao_mpu6000_init(void)
 372 {
 373         ao_mpu6000_configured = 0;
 374
 375         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 376
 377 #if AO_MPU6000_SPI
 378         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 379
 380         /* Pretend to be the mpu6000 task. Grab the SPI bus right away and
 381          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 382          * we get the I2C mode disabled in the chip
 383          */
 384
 385         ao_cur_task = &ao_mpu6000_task;
 386         ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz);
 387         ao_cur_task = NULL;
 388 #endif
 389
 390         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 391 }
 392 #endif