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_configured;
  25
  26 #ifndef AO_MPU6000_I2C_INDEX
  27 #define AO_MPU6000_SPI  1
  28 #else
  29 #define AO_MPU6000_SPI  0
  30 #endif
  31
  32 #if AO_MPU6000_SPI
  33
  34 #define ao_mpu6000_spi_get()    ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz)
  35 #define ao_mpu6000_spi_put()    ao_spi_put(AO_MPU6000_SPI_BUS)
  36
  37 #define ao_mpu6000_spi_start()  ao_spi_set_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,   \
  38                                               (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN))
  39
  40 #define ao_mpu6000_spi_end()    ao_spi_clr_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT,   \
  41                                               (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN))
  42
  43 #endif
  44
  45
  46 static void
  47 _ao_mpu6000_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  48 {
  49         uint8_t d[2] = { addr, value };
  50 #if AO_MPU6000_SPI
  51         ao_mpu6000_spi_start();
  52         ao_spi_send(d, 2, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  53         ao_mpu6000_spi_end();
  54 #else
  55         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  56         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  57         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  58         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  59 #endif
  60 }
  61
  62 static void
  63 _ao_mpu6000_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  64 {
  65 #if AO_MPU6000_SPI
  66         addr |= 0x80;
  67         ao_mpu6000_spi_start();
  68         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  69         ao_spi_recv(data, len, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  70         ao_mpu6000_spi_end();
  71 #else
  72         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  73         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  74         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  75         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  76         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  77         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  78 #endif
  79 }
  80
  81 static uint8_t
  82 _ao_mpu6000_reg_read(uint8_t addr)
  83 {
  84         uint8_t value;
  85 #if AO_MPU6000_SPI
  86         addr |= 0x80;
  87         ao_mpu6000_spi_start();
  88         ao_spi_send(&addr, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  89         ao_spi_recv(&value, 1, AO_MPU6000_SPI_BUS);
  90         ao_mpu6000_spi_end();
  91 #else
  92         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  93         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  94         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  95         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  96         ao_i2c_recv(&value, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  97         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  98 #endif
  99         return value;
 100 }
 101
 102 static void
 103 _ao_mpu6000_sample(struct ao_mpu6000_sample *sample)
 104 {
 105         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
 106         int             i = sizeof (*sample) / 2;
 107
 108         _ao_mpu6000_read(MPU6000_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
 109 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
 110         /* byte swap */
 111         while (i--) {
 112                 uint16_t        t = *d;
 113                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
 114         }
 115 #endif
 116 }
 117
 118 #define G       981     /* in cm/s² */
 119
 120 #if 0
 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 #endif
 133
 134 static uint8_t
 135 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test)
 136 {
 137         int16_t diff = test - normal;
 138
 139         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 4) {
 140                 return 1;
 141         }
 142         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 4) {
 143                 return 1;
 144         }
 145         return 0;
 146 }
 147
 148 static uint8_t
 149 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test)
 150 {
 151         int16_t diff = test - normal;
 152
 153         if (diff < 0)
 154                 diff = -diff;
 155         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 4) {
 156                 return 1;
 157         }
 158         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 4) {
 159                 return 1;
 160         }
 161         return 0;
 162 }
 163
 164 static void
 165 _ao_mpu6000_wait_alive(void)
 166 {
 167         uint8_t i;
 168
 169         /* Wait for the chip to wake up */
 170         for (i = 0; i < 30; i++) {
 171                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 172                 if (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_WHO_AM_I) == 0x68)
 173                         break;
 174         }
 175         if (i == 30)
 176                 ao_panic(AO_PANIC_SELF_TEST_MPU6000);
 177 }
 178
 179 #define ST_TRIES        10
 180
 181 static void
 182 _ao_mpu6000_setup(void)
 183 {
 184         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 185         int                             errors;
 186         int                             st_tries;
 187
 188         if (ao_mpu6000_configured)
 189                 return;
 190
 191         _ao_mpu6000_wait_alive();
 192
 193         /* Reset the whole chip */
 194
 195         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 196                               (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 197
 198         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 199
 200         _ao_mpu6000_wait_alive();
 201
 202         /* Reset signal conditioning, disabling I2C on SPI systems */
 203         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CTRL,
 204                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_EN) |
 205                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_EN) |
 206                               (AO_MPU6000_SPI << MPU6000_USER_CTRL_I2C_IF_DIS) |
 207                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_FIFO_RESET) |
 208                               (0 << MPU6000_USER_CTRL_I2C_MST_RESET) |
 209                               (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET));
 210
 211         while (_ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CTRL) & (1 << MPU6000_USER_CTRL_SIG_COND_RESET))
 212                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 213
 214         /* Reset signal paths */
 215         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 216                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 217                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 218                               (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 219
 220         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 221                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 222                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 223                               (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 224
 225         /* Select clocks, disable sleep */
 226         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 227                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 228                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 229                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 230                               (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 231                               (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 232
 233         /* Set sample rate divider to sample at full speed */
 234         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 235
 236         /* Disable filtering */
 237         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 238                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 239                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 240
 241 #if TRIDGE
 242         // read the product ID rev c has 1/2 the sensitivity of rev d
 243         _mpu6000_product_id = _register_read(MPUREG_PRODUCT_ID);
 244         //Serial.printf("Product_ID= 0x%x\n", (unsigned) _mpu6000_product_id);
 245
 246         if ((_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000ES_REV_C5) ||
 247             (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C4) || (_mpu6000_product_id == MPU6000_REV_C5)) {
 248                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 249                 // Rev C has different scaling than rev D
 250                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,1<<3);
 251         } else {
 252                 // Accel scale 8g (4096 LSB/g)
 253                 register_write(MPUREG_ACCEL_CONFIG,2<<3);
 254         }
 255         hal.scheduler->delay(1);
 256 #endif
 257
 258         for (st_tries = 0; st_tries < ST_TRIES; st_tries++) {
 259                 errors = 0;
 260
 261                 /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 262                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 263                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 264                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 265                                       (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 266                                       (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 267
 268                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 269                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 270                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 271                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 272                                       (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 273                                       (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 274
 275                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 276                 _ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 277
 278                 /* Configure accelerometer to +/-16G */
 279                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 280                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 281                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 282                                       (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 283                                       (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 284
 285                 /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 286                 _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 287                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 288                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 289                                       (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 290                                       (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 291
 292                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 293                 _ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 294
 295                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x);
 296                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y);
 297                 errors += ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z);
 298
 299                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x);
 300                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y);
 301                 errors += ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z);
 302                 if (!errors)
 303                         break;
 304         }
 305
 306         if (st_tries == ST_TRIES)
 307                 ao_sensor_errors = 1;
 308
 309         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 310         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 311                               (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 312                               (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 313
 314         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 315         _ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 316                               1000 / 200 - 1);
 317
 318         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 319         ao_mpu6000_configured = 1;
 320 }
 321
 322 struct ao_mpu6000_sample        ao_mpu6000_current;
 323
 324 static void
 325 ao_mpu6000(void)
 326 {
 327         /* ao_mpu6000_init already grabbed the SPI bus and mutex */
 328         _ao_mpu6000_setup();
 329 #if AO_MPU6000_SPI
 330         ao_mpu6000_spi_put();
 331 #endif
 332         for (;;)
 333         {
 334 #if AO_MPU6000_SPI
 335                 ao_mpu6000_spi_get();
 336 #endif
 337                 _ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_current);
 338 #if AO_MPU6000_SPI
 339                 ao_mpu6000_spi_put();
 340 #endif
 341                 ao_arch_critical(
 342                         AO_DATA_PRESENT(AO_DATA_MPU6000);
 343                         AO_DATA_WAIT();
 344                         );
 345         }
 346 }
 347
 348 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 349
 350 static void
 351 ao_mpu6000_show(void)
 352 {
 353         struct ao_data  sample;
 354
 355         ao_data_get(&sample);
 356         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 357                 sample.mpu6000.accel_x,
 358                 sample.mpu6000.accel_y,
 359                 sample.mpu6000.accel_z,
 360                 sample.mpu6000.gyro_x,
 361                 sample.mpu6000.gyro_y,
 362                 sample.mpu6000.gyro_z);
 363 }
 364
 365 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 366         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 367         { 0, NULL }
 368 };
 369
 370 void
 371 ao_mpu6000_init(void)
 372 {
 373         ao_mpu6000_configured = 0;
 374
 375         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 376
 377 #if AO_MPU6000_SPI
 378         ao_spi_init_cs(AO_MPU6000_SPI_CS_PORT, (1 << AO_MPU6000_SPI_CS_PIN));
 379
 380         /* Pretend to be the mpu6000 task. Grab the SPI bus right away and
 381          * hold it for the task so that nothing else uses the SPI bus before
 382          * we get the I2C mode disabled in the chip
 383          */
 384
 385         ao_cur_task = &ao_mpu6000_task;
 386         ao_spi_get(AO_MPU6000_SPI_BUS, AO_SPI_SPEED_1MHz);
 387         ao_cur_task = NULL;
 388 #endif
 389
 390         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 391 }
 392 #endif