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 #define ao_mpu6000_spi_get()    ao_spi_get_bit(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,  \
  28                                                AO_MPU6000_SPI_CS_PIN,   \
  29                                                AO_MPU6000_SPI_CS,       \
  30                                                AO_MPU6000_SPI_BUS,      \
  31                                                AO_SPI_SPEED_1MHz)
  32
  33 #define ao_mpu6000_spi_put()    ao_spi_put_bit(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,  \
  34                                                AO_MPU6000_SPI_CS_PIN,   \
  35                                                AO_MPU6000_SPI_CS,       \
  36                                                AO_MPU6000_SPI_BUS)
  37
  38
  39 static void
  40 ao_mpu6000_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  41 {
  42         uint8_t d[2] = { addr, value };
  43 #ifdef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  44         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  45         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  46         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  47         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  48 #else
  49         ao_mpu6000_spi_get();
  50         ao_spi_send(d, 2, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  51         ao_mpu6000_spi_put();
  52 #endif
  53 }
  54
  55 static void
  56 ao_mpu6000_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  57 {
  58 #ifdef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  59         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  60         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  61         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  62         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  63         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  64         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  65 #else
  66         addr |= 0x80;
  67         ao_mpu6000_spi_get();
  68         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  69         ao_spi_recv(data, len, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  70         ao_mpu6000_spi_put();
  71 #endif
  72 }
  73
  74 static uint8_t
  75 ao_mpu6000_reg_read(uint8_t addr)
  76 {
  77         uint8_t value;
  78 #ifdef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  79         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  80         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  81         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  82         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  83         ao_i2c_recv(&value, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  84         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  85 #else
  86         addr |= 0x80;
  87         ao_mpu6000_spi_get();
  88         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  89         ao_spi_recv(&value, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  90         ao_mpu6000_spi_put();
  91 #endif
  92         return value;
  93 }
  94
  95 static void
  96 ao_mpu6000_sample(struct ao_mpu6000_sample *sample)
  97 {
  98         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
  99         int             i = sizeof (*sample) / 2;
 100
 101         ao_mpu6000_read(MPU6000_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
 102 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
 103         /* byte swap */
 104         while (i--) {
 105                 uint16_t        t = *d;
 106                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
 107         }
 108 #endif
 109 }
 110
 111 #define G       981     /* in cm/s² */
 112
 113 static int16_t /* cm/s² */
 114 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
 115 {
 116         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 117 }
 118
 119 static int16_t  /* deg*10/s */
 120 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
 121 {
 122         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 123 }
 124
 125 static uint8_t
 126 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 127 {
 128         int16_t diff = test - normal;
 129
 130         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 131                 return 1;
 132         }
 133         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 134                 return 1;
 135         }
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static uint8_t
 140 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 141 {
 142         int16_t diff = test - normal;
 143
 144         if (diff < 0)
 145                 diff = -diff;
 146         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 147                 return 1;
 148         }
 149         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 150                 return 1;
 151         }
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 static void
 156 ao_mpu6000_setup(void)
 157 {
 158         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 159         int                             errors =0;
 160
 161         if (ao_mpu6000_configured)
 162                 return;
 163
 164         /* Reset the whole chip */
 165
 166         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 167                              (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 168
 169         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 170         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 171
 172         /* Reset signal conditioning */
 173         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CONTROL,
 174                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_EN) |
 175                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_EN) |
 176                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_IF_DIS) |
 177                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_RESET) |
 178                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_RESET) |
 179                              (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET));
 180
 181         while (ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CONTROL) & (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET))
 182                 ao_yield();
 183
 184         /* Reset signal paths */
 185         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 186                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 187                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 188                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 189
 190         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 191                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 192                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 193                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 194
 195         /* Select clocks, disable sleep */
 196         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 197                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 198                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 199                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 200                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 201                              (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 202
 203         /* Set sample rate divider to sample at full speed
 204         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 205
 206         /* Disable filtering */
 207         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 208                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 209                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 210
 211         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 212         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 213                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 214                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 215                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 216                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 217
 218         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 219         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 220                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 221                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 222                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 223                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 224
 225         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 226         ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 227
 228 #if TRIDGE
 229         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 230     _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 231     //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 232
 233     if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 234         (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 235         // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 236         // Rev C has different scaling than rev D
 237         register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 238     } else {
 239         // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 240         register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 241     }
 242     hal.scheduler->delay(1);
 243
 244 #endif
 245
 246         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 247         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 248                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 249                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 250                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 251                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 252
 253         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 254         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 255                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 256                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 257                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 258                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 259
 260         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 261         ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 262
 263         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 264         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 265         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 266
 267         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 268         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 269         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 270
 271         if (errors)
 272                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 273
 274         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 275         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 276                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 277                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 278
 279         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 280         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 281                              1000 / 200 - 1);
 282
 283         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 284         ao_mpu6000_configured = 1;
 285 }
 286
 287 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 288
 289 static void
 290 ao_mpu6000(void)
 291 {
 292         ao_mpu6000_setup();
 293         for (;;)
 294         {
 295                 ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_current);
 296                 ao_arch_critical(
 297                         AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 298                         AO_DATA_WAIT();
 299                         );
 300         }
 301 }
 302
 303 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 304
 305 static void
 306 ao_mpu6000_show(void)
 307 {
 308         struct ao_data  sample;
 309
 310         ao_data_get(&sample);
 311         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 312                 sample.mpu6000.accel_x,
 313                 sample.mpu6000.accel_y,
 314                 sample.mpu6000.accel_z,
 315                 sample.mpu6000.gyro_x,
 316                 sample.mpu6000.gyro_y,
 317                 sample.mpu6000.gyro_z);
 318 }
 319
 320 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 321         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 322         { 0, NULL }
 323 };
 324
 325 void
 326 ao_mpu6000_init(void)
 327 {
 328         ao_mpu6000_configured = 0;
 329
 330         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 331 #ifndef AO_MPU6000_I2C_INDEX
 332         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 333 #endif
 334         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 335 }
 336 #endif