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_get_bit(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,  \
  39                                                AO_MPU6000_SPI_CS_PIN,   \
  40                                                AO_MPU6000_SPI_CS,       \
  41                                                AO_MPU6000_SPI_BUS,      \
  42                                                AO_SPI_SPEED_1MHz)
  43
  44 #define ao_mpu6000_spi_end()    ao_spi_put_bit(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,  \
  45                                                AO_MPU6000_SPI_CS_PIN,   \
  46                                                AO_MPU6000_SPI_CS,       \
  47                                                AO_MPU6000_SPI_BUS)
  48 #endif
  49
  50
  51 static void
  52 _ao_mpu6000_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  53 {
  54         uint8_t d[2] = { addr, value };
  55 #if AO_MPU6000_SPI
  56         ao_mpu6000_spi_start();
  57         ao_spi_send(d, 2, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  58         ao_mpu6000_spi_end();
  59 #else
  60         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  61         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  62         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  63         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  64 #endif
  65 }
  66
  67 static void
  68 _ao_mpu6000_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  69 {
  70 #if AO_MPU6000_SPI
  71         addr |= 0x80;
  72         ao_mpu6000_spi_start();
  73         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  74         ao_spi_recv(data, len, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  75         ao_mpu6000_spi_end();
  76 #else
  77         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  78         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  79         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  80         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  81         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  82         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  83 #endif
  84 }
  85
  86 static uint8_t
  87 _ao_mpu6000_reg_read(uint8_t addr)
  88 {
  89         uint8_t value;
  90 #if AO_MPU6000_SPI
  91         addr |= 0x80;
  92         ao_mpu6000_spi_start();
  93         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  94         ao_spi_recv(&value, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  95         ao_mpu6000_spi_end();
  96 #else
  97         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  98         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  99         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
 100         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
 101         ao_i2c_recv(&value, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
 102         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
 103 #endif
 104         return value;
 105 }
 106
 107 static void
 108 _ao_mpu6000_sample(struct ao_mpu6000_sample *sample)
 109 {
 110         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
 111         int             i = sizeof (*sample) / 2;
 112
 113         _ao_mpu6000_read(MPU6000_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
 114 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
 115         /* byte swap */
 116         while (i--) {
 117                 uint16_t        t = *d;
 118                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
 119         }
 120 #endif
 121 }
 122
 123 #define G       981     /* in cm/s² */
 124
 125 static int16_t /* cm/s² */
 126 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
 127 {
 128         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 129 }
 130
 131 static int16_t  /* deg*10/s */
 132 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
 133 {
 134         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 135 }
 136
 137 static uint8_t
 138 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 139 {
 140         int16_t diff = test - normal;
 141
 142         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 143                 return 1;
 144         }
 145         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 146                 return 1;
 147         }
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 static uint8_t
 152 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 153 {
 154         int16_t diff = test - normal;
 155
 156         if (diff < 0)
 157                 diff = -diff;
 158         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 159                 return 1;
 160         }
 161         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 162                 return 1;
 163         }
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 static void
 168 _ao_mpu6000_setup(void)
 169 {
 170         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 171         int                             errors =0;
 172         int                             i;
 173
 174         if (ao_mpu6000_configured)
 175                 return;
 176
 177         /* Wait for the chip to wake up */
 178         for (i = 0; i < 30; i++) {
 179                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 180                 if (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_WHO_AM_I) == 0x68)
 181                         break;
 182         }
 183         if (i == 30)
 184                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 185
 186         /* Reset the whole chip */
 187
 188         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 189                               (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 190
 191         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 192
 193         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 194
 195         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 196         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CTRL,
 197                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 198                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 199                               (AO_MPU6000_SPI << MPU6000_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 200                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 201                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 202                               (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 203
 204         while (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CTRL) & (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 205                 ao_yield();
 206
 207         /* Reset signal paths */
 208         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 209                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 210                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 211                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 212
 213         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 214                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 215                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 216                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 217
 218         /* Select clocks, disable sleep */
 219         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 220                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 221                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 222                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 223                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 224                               (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 225
 226         /* Set sample rate divider to sample at full speed
 227            _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 228
 229            /* Disable filtering */
 230         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 231                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 232                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 233
 234         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 235         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 236                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 237                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 238                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 239                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 240
 241         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 242         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 243                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 244                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 245                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 246                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 247
 248         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 249         _ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 250
 251 #if TRIDGE
 252         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 253         _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 254         //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 255
 256         if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 257             (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 258                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 259                 // Rev C has different scaling than rev D
 260                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 261         } else {
 262                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 263                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 264         }
 265         hal.scheduler->delay(1);
 266
 267 #endif
 268
 269         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 270         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 271                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 272                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 273                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 274                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 275
 276         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 277         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 278                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 279                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 280                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 281                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 282
 283         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 284         _ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 285
 286         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 287         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 288         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 289
 290         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 291         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 292         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 293
 294         if (errors)
 295                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 296
 297         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 298         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 299                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 300                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 301
 302         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 303         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 304                               1000 / 200 - 1);
 305
 306         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 307         ao_mpu6000_configured = 1;
 308 }
 309
 310 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 311
 312 static void
 313 ao_mpu6000(void)
 314 {
 315         /* ao_mpu6000_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 316         _ao_mpu6000_setup();
 317 #if AO_MPU6000_SPI
 318         ao_mpu6000_spi_put();
 319 #endif
 320         for (;;)
 321         {
 322 #if AO_MPU6000_SPI
 323                 ao_mpu6000_spi_get();
 324 #endif
 325                 _ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_current);
 326 #if AO_MPU6000_SPI
 327                 ao_mpu6000_spi_put();
 328 #endif
 329                 ao_arch_critical(
 330                         AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 331                         AO_DATA_WAIT();
 332                         );
 333         }
 334 }
 335
 336 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 337
 338 static void
 339 ao_mpu6000_show(void)
 340 {
 341         struct ao_data  sample;
 342
 343         ao_data_get(&sample);
 344         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 345                 sample.mpu6000.accel_x,
 346                 sample.mpu6000.accel_y,
 347                 sample.mpu6000.accel_z,
 348                 sample.mpu6000.gyro_x,
 349                 sample.mpu6000.gyro_y,
 350                 sample.mpu6000.gyro_z);
 351 }
 352
 353 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 354         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 355         { 0, NULL }
 356 };
 357
 358 void
 359 ao_mpu6000_init(void)
 360 {
 361         ao_mpu6000_configured = 0;
 362
 363         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 364
 365 #if AO_MPU6000_SPI
 366         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 367
 368         /* Pretend to be the mpu6000 task. Grab the SPI bus right away and
 369          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 370          * we get the I2C mode disabled in the chip
 371          */
 372
 373         ao_cur_task = &ao_mpu6000_task;
 374         ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz);
 375         ao_cur_task = NULL;
 376 #endif
 377
 378         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 379 }
 380 #endif