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; version 2 of the License.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  14  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  15  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  16  */
  17
  18 #include <ao.h>
  19 #include <ao_mpu6000.h>
  20 #include <ao_exti.h>
  21
  22 #if HAS_MPU6000
  23
  24 static uint8_t  ao_mpu6000_wake;
  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 static int16_t /* cm/s² */
 122 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
 123 {
 124         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 125 }
 126
 127 static int16_t  /* deg*10/s */
 128 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
 129 {
 130         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 131 }
 132
 133 static uint8_t
 134 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 135 {
 136         int16_t diff = test - normal;
 137
 138         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 139                 return 1;
 140         }
 141         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 142                 return 1;
 143         }
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 static uint8_t
 148 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 149 {
 150         int16_t diff = test - normal;
 151
 152         if (diff < 0)
 153                 diff = -diff;
 154         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 155                 return 1;
 156         }
 157         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 158                 return 1;
 159         }
 160         return 0;
 161 }
 162
 163 static void
 164 _ao_mpu6000_setup(void)
 165 {
 166         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 167         int                             errors =0;
 168         int                             i;
 169
 170         if (ao_mpu6000_configured)
 171                 return;
 172
 173         /* Wait for the chip to wake up */
 174         for (i = 0; i < 30; i++) {
 175                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 176                 if (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_WHO_AM_I) == 0x68)
 177                         break;
 178         }
 179         if (i == 30)
 180                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 181
 182         /* Reset the whole chip */
 183
 184         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 185                               (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 186
 187         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 188
 189         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 190
 191         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 192         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CTRL,
 193                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 194                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 195                               (AO_MPU6000_SPI << MPU6000_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 196                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 197                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 198                               (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 199
 200         while (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CTRL) & (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 201                 ao_yield();
 202
 203         /* Reset signal paths */
 204         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 205                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 206                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 207                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 208
 209         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 210                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 211                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 212                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 213
 214         /* Select clocks, disable sleep */
 215         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 216                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 217                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 218                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 219                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 220                               (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 221
 222         /* Set sample rate divider to sample at full speed
 223            _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 224
 225            /* Disable filtering */
 226         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 227                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 228                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 229
 230         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 231         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 232                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 233                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 234                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 235                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 236
 237         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 238         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 239                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 240                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 241                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 242                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 243
 244         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 245         _ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 246
 247 #if TRIDGE
 248         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 249         _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 250         //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 251
 252         if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 253             (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 254                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 255                 // Rev C has different scaling than rev D
 256                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 257         } else {
 258                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 259                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 260         }
 261         hal.scheduler->delay(1);
 262
 263 #endif
 264
 265         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 266         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 267                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 268                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 269                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 270                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 271
 272         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 273         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 274                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 275                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 276                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 277                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 278
 279         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 280         _ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 281
 282         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 283         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 284         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 285
 286         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 287         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 288         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 289
 290         if (errors)
 291                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 292
 293         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 294         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 295                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 296                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 297
 298         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 299         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 300                               1000 / 200 - 1);
 301
 302         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 303         ao_mpu6000_configured = 1;
 304 }
 305
 306 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 307
 308 static void
 309 ao_mpu6000(void)
 310 {
 311         /* ao_mpu6000_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 312         _ao_mpu6000_setup();
 313 #if AO_MPU6000_SPI
 314         ao_mpu6000_spi_put();
 315 #endif
 316         for (;;)
 317         {
 318 #if AO_MPU6000_SPI
 319                 ao_mpu6000_spi_get();
 320 #endif
 321                 _ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_current);
 322 #if AO_MPU6000_SPI
 323                 ao_mpu6000_spi_put();
 324 #endif
 325                 ao_arch_critical(
 326                         AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 327                         AO_DATA_WAIT();
 328                         );
 329         }
 330 }
 331
 332 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 333
 334 static void
 335 ao_mpu6000_show(void)
 336 {
 337         struct ao_data  sample;
 338
 339         ao_data_get(&sample);
 340         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 341                 sample.mpu6000.accel_x,
 342                 sample.mpu6000.accel_y,
 343                 sample.mpu6000.accel_z,
 344                 sample.mpu6000.gyro_x,
 345                 sample.mpu6000.gyro_y,
 346                 sample.mpu6000.gyro_z);
 347 }
 348
 349 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 350         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 351         { 0, NULL }
 352 };
 353
 354 void
 355 ao_mpu6000_init(void)
 356 {
 357         ao_mpu6000_configured = 0;
 358
 359         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 360
 361 #if AO_MPU6000_SPI
 362         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 363
 364         /* Pretend to be the mpu6000 task. Grab the SPI bus right away and
 365          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 366          * we get the I2C mode disabled in the chip
 367          */
 368
 369         ao_cur_task = &ao_mpu6000_task;
 370         ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz);
 371         ao_cur_task = NULL;
 372 #endif
 373
 374         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 375 }
 376 #endif