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 static void
  26 ao_mpu6000_write(uint8_t addr, uint8_t *data, uint8_t len)
  27 {
  28         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  29         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  30         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  31         ao_i2c_send(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  32         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  33 }
  34
  35 static void
  36 ao_mpu6000_reg_write(uint8_t addr, uint8_t value)
  37 {
  38         uint8_t d[2] = { addr, value };
  39         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  40         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  41         ao_i2c_send(d, 2, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  42         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  43 }
  44
  45 static void
  46 ao_mpu6000_read(uint8_t addr, void *data, uint8_t len)
  47 {
  48         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  49         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  50         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  51         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  52         ao_i2c_recv(data, len, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  53         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  54 }
  55
  56 static uint8_t
  57 ao_mpu6000_reg_read(uint8_t addr)
  58 {
  59         uint8_t value;
  60         ao_i2c_get(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  61         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_WRITE);
  62         ao_i2c_send(&addr, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, FALSE);
  63         ao_i2c_start(AO_MPU6000_I2C_INDEX, MPU6000_ADDR_READ);
  64         ao_i2c_recv(&value, 1, AO_MPU6000_I2C_INDEX, TRUE);
  65         ao_i2c_put(AO_MPU6000_I2C_INDEX);
  66         return value;
  67 }
  68
  69 static void
  70 ao_mpu6000_sample(struct ao_mpu6000_sample *sample)
  71 {
  72         uint16_t        *d = (uint16_t *) sample;
  73         int             i = sizeof (*sample) / 2;
  74
  75         ao_mpu6000_read(MPU6000_ACCEL_XOUT_H, sample, sizeof (*sample));
  76         /* byte swap (sigh) */
  77         while (i--) {
  78                 uint16_t        t = *d;
  79                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
  80         }
  81 }
  82
  83 #define G       981     /* in cm/s² */
  84
  85 static int16_t /* cm/s² */
  86 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
  87 {
  88         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
  89 }
  90
  91 static int16_t  /* deg*10/s */
  92 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
  93 {
  94         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
  95 }
  96
  97 static uint8_t
  98 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
  99 {
 100         int16_t diff = test - normal;
 101
 102         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 103                 printf ("%s accel self test value too small (normal %d, test %d)\n",
 104                         which, normal, test);
 105                 return FALSE;
 106         }
 107         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 108                 printf ("%s accel self test value too large (normal %d, test %d)\n",
 109                         which, normal, test);
 110                 return FALSE;
 111         }
 112         return TRUE;
 113 }
 114
 115 static uint8_t
 116 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 117 {
 118         int16_t diff = test - normal;
 119
 120         if (diff < 0)
 121                 diff = -diff;
 122         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 123                 printf ("%s gyro self test value too small (normal %d, test %d)\n",
 124                         which, normal, test);
 125                 return FALSE;
 126         }
 127         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 128                 printf ("%s gyro self test value too large (normal %d, test %d)\n",
 129                         which, normal, test);
 130                 return FALSE;
 131         }
 132         return TRUE;
 133 }
 134
 135 static void
 136 ao_mpu6000_setup(void)
 137 {
 138         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 139         int                             t;
 140
 141         if (ao_mpu6000_configured)
 142                 return;
 143
 144         /* Reset the whole chip */
 145
 146         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 147                              (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 148         while (ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_PWR_MGMT_1) &
 149                (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET))
 150                 ao_yield();
 151
 152         /* Reset signal conditioning */
 153         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CONTROL,
 154                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_EN) |
 155                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_EN) |
 156                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_IF_DIS) |
 157                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_RESET) |
 158                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_RESET) |
 159                              (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET));
 160
 161         while (ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CONTROL) & (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET))
 162                 ao_yield();
 163
 164         /* Reset signal paths */
 165         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 166                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 167                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 168                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 169
 170         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 171                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 172                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 173                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 174
 175         /* Select clocks, disable sleep */
 176         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 177                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 178                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 179                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 180                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 181                              (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 182
 183         /* Set sample rate divider to sample at full speed
 184         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 185
 186         /* Disable filtering */
 187         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 188                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 189                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 190
 191         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 192         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 193                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 194                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 195                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 196                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 197
 198         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 199         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 200                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 201                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 202                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 203                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 204
 205         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 206         ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 207
 208         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 209         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 210                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 211                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 212                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 213                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 214
 215         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 216         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 217                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 218                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 219                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 220                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 221
 222         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 223         ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 224
 225         ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 226         ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 227         ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 228
 229         ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 230         ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 231         ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 232
 233         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 234         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 235                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 236                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 237
 238         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 239         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 240                              1000 / 200 - 1);
 241
 242         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 243         ao_mpu6000_configured = 1;
 244 }
 245
 246
 247 static void
 248 ao_mpu6000_show(void)
 249 {
 250         struct ao_mpu6000_sample        sample;
 251
 252         ao_mpu6000_setup();
 253         ao_mpu6000_sample(&sample);
 254         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 255                 ao_mpu6000_accel(sample.accel_x),
 256                 ao_mpu6000_accel(sample.accel_y),
 257                 ao_mpu6000_accel(sample.accel_z),
 258                 ao_mpu6000_gyro(sample.gyro_x),
 259                 ao_mpu6000_gyro(sample.gyro_y),
 260                 ao_mpu6000_gyro(sample.gyro_z));
 261 }
 262
 263 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 264         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 265         { 0, NULL }
 266 };
 267
 268 void
 269 ao_mpu6000_init(void)
 270 {
 271         ao_mpu6000_configured = 0;
 272
 273         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 274 }