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 static uint8_t  ao_mpu6000_wake;
  23 static uint8_t  ao_mpu6000_configured;
  24
  25 #define ao_mpu6000_spi_get()    ao_spi_get_bit(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,  \
  26                                                AO_MPU6000_SPI_CS_PIN,   \
  27                                                AO_MPU6000_SPI_CS,       \
  28                                                AO_MPU6000_SPI_BUS,      \
  29                                                AO_SPI_SPEED_1MHz)
  30
  31 #define ao_mpu6000_spi_put()    ao_spi_put_bit(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,  \
  32                                                AO_MPU6000_SPI_CS_PIN,   \
  33                                                AO_MPU6000_SPI_CS,       \
  34                                                AO_MPU6000_SPI_BUS)
  35
  36
  37 static void
  38 ao_mpu6000_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  39 {
  40         uint8_t d[2] = { addr, value };
  41 #ifdef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  42         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  43         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  44         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  45         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  46 #else
  47         ao_mpu6000_spi_get();
  48         ao_spi_send(d, 2, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  49         ao_mpu6000_spi_put();
  50 #endif
  51 }
  52
  53 static void
  54 ao_mpu6000_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  55 {
  56 #ifdef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  57         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  58         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  59         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  60         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  61         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  62         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  63 #else
  64         addr |= 0x80;
  65         ao_mpu6000_spi_get();
  66         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  67         ao_spi_recv(data, len, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  68         ao_mpu6000_spi_put();
  69 #endif
  70 }
  71
  72 static uint8_t
  73 ao_mpu6000_reg_read(uint8_t addr)
  74 {
  75         uint8_t value;
  76 #ifdef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  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(&value, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  82         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  83 #else
  84         addr |= 0x80;
  85         ao_mpu6000_spi_get();
  86         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  87         ao_spi_recv(&value, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  88         ao_mpu6000_spi_put();
  89 #endif
  90         return value;
  91 }
  92
  93 static void
  94 ao_mpu6000_sample(struct ao_mpu6000_sample *sample)
  95 {
  96         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
  97         int             i = sizeof (*sample) / 2;
  98
  99         ao_mpu6000_read(MPU6000_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
 100 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
 101         /* byte swap */
 102         while (i--) {
 103                 uint16_t        t = *d;
 104                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
 105         }
 106 #endif
 107 }
 108
 109 #define G       981     /* in cm/s² */
 110
 111 static int16_t /* cm/s² */
 112 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
 113 {
 114         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 115 }
 116
 117 static int16_t  /* deg*10/s */
 118 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
 119 {
 120         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 121 }
 122
 123 static uint8_t
 124 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 125 {
 126         int16_t diff = test - normal;
 127
 128         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 129                 return 1;
 130         }
 131         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 132                 return 1;
 133         }
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 static uint8_t
 138 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 139 {
 140         int16_t diff = test - normal;
 141
 142         if (diff < 0)
 143                 diff = -diff;
 144         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 145                 return 1;
 146         }
 147         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 148                 return 1;
 149         }
 150         return 0;
 151 }
 152
 153 static void
 154 ao_mpu6000_setup(void)
 155 {
 156         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 157         int                             errors =0;
 158
 159         if (ao_mpu6000_configured)
 160                 return;
 161
 162         /* Reset the whole chip */
 163
 164         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 165                              (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 166
 167         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 168         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 169
 170         /* Reset signal conditioning */
 171         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CONTROL,
 172                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_EN) |
 173                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_EN) |
 174                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_IF_DIS) |
 175                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_RESET) |
 176                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_RESET) |
 177                              (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET));
 178
 179         while (ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CONTROL) & (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET))
 180                 ao_yield();
 181
 182         /* Reset signal paths */
 183         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 184                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 185                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 186                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 187
 188         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 189                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 190                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 191                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 192
 193         /* Select clocks, disable sleep */
 194         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 195                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 196                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 197                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 198                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 199                              (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 200
 201         /* Set sample rate divider to sample at full speed
 202         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 203
 204         /* Disable filtering */
 205         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 206                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 207                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 208
 209         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 210         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 211                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 212                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 213                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 214                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 215
 216         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 217         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 218                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 219                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 220                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 221                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 222
 223         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 224         ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 225
 226 #if TRIDGE
 227         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 228     _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 229     //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 230
 231     if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 232         (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 233         // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 234         // Rev C has different scaling than rev D
 235         register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 236     } else {
 237         // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 238         register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 239     }
 240     hal.scheduler->delay(1);
 241
 242 #endif
 243
 244         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 245         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 246                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 247                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 248                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 249                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 250
 251         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 252         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 253                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 254                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 255                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 256                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 257
 258         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 259         ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 260
 261         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 262         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 263         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 264
 265         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 266         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 267         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 268
 269         if (errors)
 270                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 271
 272         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 273         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 274                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 275                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 276
 277         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 278         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 279                              1000 / 200 - 1);
 280
 281         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 282         ao_mpu6000_configured = 1;
 283 }
 284
 285 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 286
 287 static void
 288 ao_mpu6000(void)
 289 {
 290         ao_mpu6000_setup();
 291         for (;;)
 292         {
 293                 ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_current);
 294                 ao_arch_critical(
 295                         AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 296                         AO_DATA_WAIT();
 297                         );
 298         }
 299 }
 300
 301 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 302
 303 static void
 304 ao_mpu6000_show(void)
 305 {
 306         struct ao_data  sample;
 307
 308         ao_data_get(&sample);
 309         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 310                 sample.mpu6000.accel_x,
 311                 sample.mpu6000.accel_y,
 312                 sample.mpu6000.accel_z,
 313                 sample.mpu6000.gyro_x,
 314                 sample.mpu6000.gyro_y,
 315                 sample.mpu6000.gyro_z);
 316 }
 317
 318 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 319         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 320         { 0, NULL }
 321 };
 322
 323 void
 324 ao_mpu6000_init(void)
 325 {
 326         ao_mpu6000_configured = 0;
 327
 328         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 329         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 330 }