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 static int16_t /* cm/s² */
 122 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
 123 {
 124         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
 125 }
 126
 127 static int16_t  /* deg*10/s */
 128 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
 129 {
 130         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
 131 }
 132
 133 static uint8_t
 134 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 135 {
 136         int16_t diff = test - normal;
 137
 138         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 139                 return 1;
 140         }
 141         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 142                 return 1;
 143         }
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 static uint8_t
 148 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 149 {
 150         int16_t diff = test - normal;
 151
 152         if (diff < 0)
 153                 diff = -diff;
 154         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 155                 return 1;
 156         }
 157         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 158                 return 1;
 159         }
 160         return 0;
 161 }
 162
 163 static void
 164 _ao_mpu6000_wait_alive(void)
 165 {
 166         uint8_t i;
 167
 168         /* Wait for the chip to wake up */
 169         for (i = 0; i < 30; i++) {
 170                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 171                 if (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_WHO_AM_I) == 0x68)
 172                         break;
 173         }
 174         if (i == 30)
 175                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 176 }
 177
 178 static void
 179 _ao_mpu6000_setup(void)
 180 {
 181         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 182         int                             errors =0;
 183
 184         if (ao_mpu6000_configured)
 185                 return;
 186
 187         _ao_mpu6000_wait_alive();
 188
 189         /* Reset the whole chip */
 190
 191         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 192                               (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 193
 194         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 195
 196         _ao_mpu6000_wait_alive();
 197
 198         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 199         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CTRL,
 200                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 201                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 202                               (AO_MPU6000_SPI << MPU6000_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 203                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 204                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 205                               (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 206
 207         while (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CTRL) & (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 208                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 209
 210         /* Reset signal paths */
 211         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 212                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 213                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 214                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 215
 216         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 217                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 218                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 219                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 220
 221         /* Select clocks, disable sleep */
 222         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 223                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 224                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 225                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 226                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 227                               (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 228
 229         /* Set sample rate divider to sample at full speed */
 230         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 231
 232         /* Disable filtering */
 233         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 234                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 235                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 236
 237         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 238         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 239                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 240                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 241                               (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 242                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 243
 244         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 245         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 246                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 247                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 248                               (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 249                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 250
 251         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 252         _ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 253
 254 #if TRIDGE
 255         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 256         _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 257         //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 258
 259         if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 260             (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 261                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 262                 // Rev C has different scaling than rev D
 263                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 264         } else {
 265                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 266                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 267         }
 268         hal.scheduler->delay(1);
 269
 270 #endif
 271
 272         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 273         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 274                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 275                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 276                               (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 277                               (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 278
 279         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 280         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 281                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 282                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 283                               (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 284                               (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 285
 286         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 287         _ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 288
 289         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 290         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 291         errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 292
 293         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 294         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 295         errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 296
 297         if (errors)
 298                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 299
 300         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 301         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 302                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 303                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 304
 305         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 306         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 307                               1000 / 200 - 1);
 308
 309         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 310         ao_mpu6000_configured = 1;
 311 }
 312
 313 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 314
 315 static void
 316 ao_mpu6000(void)
 317 {
 318         /* ao_mpu6000_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 319         _ao_mpu6000_setup();
 320 #if AO_MPU6000_SPI
 321         ao_mpu6000_spi_put();
 322 #endif
 323         for (;;)
 324         {
 325 #if AO_MPU6000_SPI
 326                 ao_mpu6000_spi_get();
 327 #endif
 328                 _ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_current);
 329 #if AO_MPU6000_SPI
 330                 ao_mpu6000_spi_put();
 331 #endif
 332                 ao_arch_critical(
 333                         AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 334                         AO_DATA_WAIT();
 335                         );
 336         }
 337 }
 338
 339 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 340
 341 static void
 342 ao_mpu6000_show(void)
 343 {
 344         struct ao_data  sample;
 345
 346         ao_data_get(&sample);
 347         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 348                 sample.mpu6000.accel_x,
 349                 sample.mpu6000.accel_y,
 350                 sample.mpu6000.accel_z,
 351                 sample.mpu6000.gyro_x,
 352                 sample.mpu6000.gyro_y,
 353                 sample.mpu6000.gyro_z);
 354 }
 355
 356 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 357         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 358         { 0, NULL }
 359 };
 360
 361 void
 362 ao_mpu6000_init(void)
 363 {
 364         ao_mpu6000_configured = 0;
 365
 366         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 367
 368 #if AO_MPU6000_SPI
 369         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 370
 371         /* Pretend to be the mpu6000 task. Grab the SPI bus right away and
 372          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 373          * we get the I2C mode disabled in the chip
 374          */
 375
 376         ao_cur_task = &ao_mpu6000_task;
 377         ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz);
 378         ao_cur_task = NULL;
 379 #endif
 380
 381         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 382 }
 383 #endif