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_SPEED    ao_spi_speed(1000000)   /* 1Mhz for all register access */
  36
  37 #define ao_mpu6000_spi_get()    ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_MPU6000_SPI_SPEED)
  38 #define ao_mpu6000_spi_put()    ao_spi_put(AO_MPU6000_SPI_BUS)
  39
  40 #define ao_mpu6000_spi_start()  ao_spi_set_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,   \
  41                                               (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN))
  42
  43 #define ao_mpu6000_spi_end()    ao_spi_clr_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,   \
  44                                               (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN))
  45
  46 #endif
  47
  48
  49 static void
  50 _ao_mpu6000_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  51 {
  52         uint8_t d[2] = { addr, value };
  53 #if AO_MPU6000_SPI
  54         ao_mpu6000_spi_start();
  55         ao_spi_send(d, 2, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  56         ao_mpu6000_spi_end();
  57 #else
  58         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  59         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  60         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU6000_I2C_INDEX, true);
  61         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  62 #endif
  63 }
  64
  65 static void
  66 _ao_mpu6000_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  67 {
  68 #if AO_MPU6000_SPI
  69         addr |= 0x80;
  70         ao_mpu6000_spi_start();
  71         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  72         ao_spi_recv(data, len, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  73         ao_mpu6000_spi_end();
  74 #else
  75         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  76         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  77         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, false);
  78         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  79         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, true);
  80         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  81 #endif
  82 }
  83
  84 static uint8_t
  85 _ao_mpu6000_reg_read(uint8_t addr)
  86 {
  87         uint8_t value;
  88 #if AO_MPU6000_SPI
  89         addr |= 0x80;
  90         ao_mpu6000_spi_start();
  91         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  92         ao_spi_recv(&value, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  93         ao_mpu6000_spi_end();
  94 #else
  95         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  96         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  97         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, false);
  98         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  99         ao_i2c_recv(&value, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, true);
 100         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
 101 #endif
 102         return value;
 103 }
 104
 105 static void
 106 _ao_mpu6000_sample(struct ao_mpu6000_sample *sample)
 107 {
 108         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
 109         int             i = sizeof (*sample) / 2;
 110
 111         _ao_mpu6000_read(MPU6000_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
 112 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
 113         /* byte swap */
 114         while (i--) {
 115                 uint16_t        t = *d;
 116                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
 117         }
 118 #endif
 119 }
 120
 121 #define G       981     /* in cm/s² */
 122
 123 #if 0
 124 static int16_t /* cm/s² */
 125 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
 126 {
 127         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 128 }
 129
 130 static int16_t  /* deg*10/s */
 131 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
 132 {
 133         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 134 }
 135 #endif
 136
 137 static uint8_t
 138 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test)
 139 {
 140         int16_t diff = test - normal;
 141
 142         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 4) {
 143                 return 1;
 144         }
 145         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 4) {
 146                 return 1;
 147         }
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 static uint8_t
 152 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test)
 153 {
 154         int16_t diff = test - normal;
 155
 156         if (diff < 0)
 157                 diff = -diff;
 158         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 4) {
 159                 return 1;
 160         }
 161         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 4) {
 162                 return 1;
 163         }
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 static uint8_t  mpu_id;
 168
 169 static void
 170 _ao_mpu6000_wait_alive(void)
 171 {
 172         uint8_t i;
 173
 174         /* Wait for the chip to wake up */
 175         for (i = 0; i < 30; i++) {
 176                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 177                 mpu_id = _ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_WHO_AM_I);
 178                 if (mpu_id == 0x68)
 179                         return;
 180         }
 181         AO_SENSOR_ERROR(AO_DATA_MPU6000);
 182 }
 183
 184 #define ST_TRIES        10
 185
 186 static void
 187 _ao_mpu6000_setup(void)
 188 {
 189         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 190         int                             errors;
 191         int                             st_tries;
 192
 193         if (ao_mpu6000_configured)
 194                 return;
 195
 196         _ao_mpu6000_wait_alive();
 197
 198         /* Reset the whole chip */
 199
 200         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 201                               (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 202
 203         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 204
 205         _ao_mpu6000_wait_alive();
 206
 207         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 208         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CTRL,
 209                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 210                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 211                               (AO_MPU6000_SPI << MPU6000_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 212                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 213                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 214                               (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 215
 216         while (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CTRL) & (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 217                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 218
 219         /* Reset signal paths */
 220         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 221                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 222                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 223                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 224
 225         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 226                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 227                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 228                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 229
 230         /* Select clocks, disable sleep */
 231         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 232                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 233                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 234                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 235                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 236                               (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 237
 238         /* Set sample rate divider to sample at full speed */
 239         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 240
 241         /* Disable filtering */
 242         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 243                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 244                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 245
 246 #if TRIDGE
 247         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 248         _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 249         //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 250
 251         if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 252             (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 253                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 254                 // Rev C has different scaling than rev D
 255                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 256         } else {
 257                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 258                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 259         }
 260         hal.scheduler->delay(1);
 261 #endif
 262
 263         for (st_tries = 0; st_tries < ST_TRIES; st_tries++) {
 264                 errors = 0;
 265
 266                 /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 267                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 268                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 269                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 270                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 271                                       (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 272
 273                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 274                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 275                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 276                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 277                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 278                                       (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 279
 280                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 281                 _ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 282
 283                 /* Configure accelerometer to +/-16G */
 284                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 285                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 286                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 287                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 288                                       (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 289
 290                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 291                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 292                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 293                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 294                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 295                                       (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 296
 297                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 298                 _ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 299
 300                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x);
 301                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y);
 302                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z);
 303
 304                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x);
 305                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y);
 306                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z);
 307                 if (!errors)
 308                         break;
 309         }
 310
 311         if (st_tries == ST_TRIES)
 312                 AO_SENSOR_ERROR(AO_DATA_MPU6000);
 313
 314         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 315         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 316                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 317                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 318
 319         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 320         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 321                               1000 / 200 - 1);
 322
 323         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 324         ao_mpu6000_configured = 1;
 325 }
 326
 327 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 328
 329 static void
 330 ao_mpu6000(void)
 331 {
 332         struct ao_mpu6000_sample        sample;
 333         /* ao_mpu6000_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 334         _ao_mpu6000_setup();
 335 #if AO_MPU6000_SPI
 336         ao_mpu6000_spi_put();
 337 #endif
 338         for (;;)
 339         {
 340 #if AO_MPU6000_SPI
 341                 ao_mpu6000_spi_get();
 342 #endif
 343                 _ao_mpu6000_sample(&sample);
 344 #if AO_MPU6000_SPI
 345                 ao_mpu6000_spi_put();
 346 #endif
 347                 ao_arch_block_interrupts();
 348                 ao_mpu6000_current = sample;
 349                 AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 350                 AO_DATA_WAIT();
 351                 ao_arch_release_interrupts();
 352         }
 353 }
 354
 355 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 356
 357 static void
 358 ao_mpu6000_show(void)
 359 {
 360         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d id %02x\n",
 361                 ao_mpu6000_current.accel_x,
 362                 ao_mpu6000_current.accel_y,
 363                 ao_mpu6000_current.accel_z,
 364                 ao_mpu6000_current.gyro_x,
 365                 ao_mpu6000_current.gyro_y,
 366                 ao_mpu6000_current.gyro_z,
 367                 mpu_id);
 368 }
 369
 370 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 371         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 372         { 0, NULL }
 373 };
 374
 375 void
 376 ao_mpu6000_init(void)
 377 {
 378         ao_mpu6000_configured = 0;
 379
 380         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 381
 382 #if AO_MPU6000_SPI
 383         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 384
 385         /* Pretend to be the mpu6000 task. Grab the SPI bus right away and
 386          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 387          * we get the I2C mode disabled in the chip
 388          */
 389
 390         ao_cur_task = &ao_mpu6000_task;
 391         ao_mpu6000_spi_get();
 392         ao_cur_task = NULL;
 393 #endif
 394
 395         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 396 }
 397 #endif