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 #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, char *which)
 137 {
 138         int16_t diff = test - normal;
 139
 140         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 141                 return 1;
 142         }
 143         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 144                 return 1;
 145         }
 146         return 0;
 147 }
 148
 149 static uint8_t
 150 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 151 {
 152         int16_t diff = test - normal;
 153
 154         if (diff < 0)
 155                 diff = -diff;
 156         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 157                 return 1;
 158         }
 159         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 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 static void
 181 _ao_mpu6000_setup(void)
 182 {
 183         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 184         int                             errors =0;
 185
 186         if (ao_mpu6000_configured)
 187                 return;
 188
 189         _ao_mpu6000_wait_alive();
 190
 191         /* Reset the whole chip */
 192
 193         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 194                               (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 195
 196         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 197
 198         _ao_mpu6000_wait_alive();
 199
 200         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 201         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CTRL,
 202                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 203                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 204                               (AO_MPU6000_SPI << MPU6000_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 205                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 206                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 207                               (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 208
 209         while (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CTRL) & (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 210                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 211
 212         /* Reset signal paths */
 213         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 214                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 215                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 216                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 217
 218         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 219                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 220                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 221                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 222
 223         /* Select clocks, disable sleep */
 224         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 225                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 226                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 227                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 228                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 229                               (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 230
 231         /* Set sample rate divider to sample at full speed */
 232         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 233
 234         /* Disable filtering */
 235         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 236                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 237                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 238
 239         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 240         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 241                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 242                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 243                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 244                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 245
 246         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 247         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 248                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 249                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 250                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 251                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 252
 253         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 254         _ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 255
 256 #if TRIDGE
 257         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 258         _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 259         //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 260
 261         if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 262             (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 263                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 264                 // Rev C has different scaling than rev D
 265                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 266         } else {
 267                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 268                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 269         }
 270         hal.scheduler->delay(1);
 271
 272 #endif
 273
 274         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 275         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 276                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 277                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 278                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 279                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 280
 281         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 282         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 283                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 284                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 285                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 286                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 287
 288         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 289         _ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 290
 291         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 292         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 293         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 294
 295         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 296         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 297         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 298
 299         if (errors)
 300                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 301
 302         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 303         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 304                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 305                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 306
 307         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 308         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 309                               1000 / 200 - 1);
 310
 311         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 312         ao_mpu6000_configured = 1;
 313 }
 314
 315 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 316
 317 static void
 318 ao_mpu6000(void)
 319 {
 320         /* ao_mpu6000_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 321         _ao_mpu6000_setup();
 322 #if AO_MPU6000_SPI
 323         ao_mpu6000_spi_put();
 324 #endif
 325         for (;;)
 326         {
 327 #if AO_MPU6000_SPI
 328                 ao_mpu6000_spi_get();
 329 #endif
 330                 _ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_current);
 331 #if AO_MPU6000_SPI
 332                 ao_mpu6000_spi_put();
 333 #endif
 334                 ao_arch_critical(
 335                         AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 336                         AO_DATA_WAIT();
 337                         );
 338         }
 339 }
 340
 341 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 342
 343 static void
 344 ao_mpu6000_show(void)
 345 {
 346         struct ao_data  sample;
 347
 348         ao_data_get(&sample);
 349         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 350                 sample.mpu6000.accel_x,
 351                 sample.mpu6000.accel_y,
 352                 sample.mpu6000.accel_z,
 353                 sample.mpu6000.gyro_x,
 354                 sample.mpu6000.gyro_y,
 355                 sample.mpu6000.gyro_z);
 356 }
 357
 358 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 359         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 360         { 0, NULL }
 361 };
 362
 363 void
 364 ao_mpu6000_init(void)
 365 {
 366         ao_mpu6000_configured = 0;
 367
 368         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 369
 370 #if AO_MPU6000_SPI
 371         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 372
 373         /* Pretend to be the mpu6000 task. Grab the SPI bus right away and
 374          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 375          * we get the I2C mode disabled in the chip
 376          */
 377
 378         ao_cur_task = &ao_mpu6000_task;
 379         ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz);
 380         ao_cur_task = NULL;
 381 #endif
 382
 383         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 384 }
 385 #endif