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 #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
  77         /* byte swap */
  78         while (i--) {
  79                 uint16_t        t = *d;
  80                 *d++ = (t >> 8) | (t << 8);
  81         }
  82 #endif
  83 }
  84
  85 #define G       981     /* in cm/s² */
  86
  87 static int16_t /* cm/s² */
  88 ao_mpu6000_accel(int16_t v)
  89 {
  90         return (int16_t) ((v * (int32_t) (16.0 * 980.665 + 0.5)) / 32767);
  91 }
  92
  93 static int16_t  /* deg*10/s */
  94 ao_mpu6000_gyro(int16_t v)
  95 {
  96         return (int16_t) ((v * (int32_t) 20000) / 32767);
  97 }
  98
  99 static uint8_t
 100 ao_mpu6000_accel_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 101 {
 102         int16_t diff = test - normal;
 103
 104         if (diff < MPU6000_ST_ACCEL(16) / 2) {
 105                 printf ("%s accel self test value too small (normal %d, test %d)\n",
 106                         which, normal, test);
 107                 return FALSE;
 108         }
 109         if (diff > MPU6000_ST_ACCEL(16) * 2) {
 110                 printf ("%s accel self test value too large (normal %d, test %d)\n",
 111                         which, normal, test);
 112                 return FALSE;
 113         }
 114         return TRUE;
 115 }
 116
 117 static uint8_t
 118 ao_mpu6000_gyro_check(int16_t normal, int16_t test, char *which)
 119 {
 120         int16_t diff = test - normal;
 121
 122         if (diff < 0)
 123                 diff = -diff;
 124         if (diff < MPU6000_ST_GYRO(2000) / 2) {
 125                 printf ("%s gyro self test value too small (normal %d, test %d)\n",
 126                         which, normal, test);
 127                 return FALSE;
 128         }
 129         if (diff > MPU6000_ST_GYRO(2000) * 2) {
 130                 printf ("%s gyro self test value too large (normal %d, test %d)\n",
 131                         which, normal, test);
 132                 return FALSE;
 133         }
 134         return TRUE;
 135 }
 136
 137 static void
 138 ao_mpu6000_setup(void)
 139 {
 140         struct ao_mpu6000_sample        normal_mode, test_mode;
 141         int                             t;
 142
 143         if (ao_mpu6000_configured)
 144                 return;
 145
 146         /* Reset the whole chip */
 147
 148         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 149                              (1 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET));
 150
 151         /* Wait for it to reset. If we talk too quickly, it appears to get confused */
 152         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 153
 154         /* Reset signal conditioning */
 155         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_USER_CONTROL,
 156                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_EN) |
 157                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_EN) |
 158                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_IF_DIS) |
 159                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_FIFO_RESET) |
 160                              (0 << MPU6000_USER_CONTROL_I2C_MST_RESET) |
 161                              (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET));
 162
 163         while (ao_mpu6000_reg_read(MPU6000_USER_CONTROL) & (1 << MPU6000_USER_CONTROL_SIG_COND_RESET))
 164                 ao_yield();
 165
 166         /* Reset signal paths */
 167         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 168                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 169                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 170                              (1 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 171
 172         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET,
 173                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_GYRO_RESET) |
 174                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_ACCEL_RESET) |
 175                              (0 << MPU6000_SIGNAL_PATH_RESET_TEMP_RESET));
 176
 177         /* Select clocks, disable sleep */
 178         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_PWR_MGMT_1,
 179                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_DEVICE_RESET) |
 180                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_SLEEP) |
 181                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_CYCLE) |
 182                              (0 << MPU6000_PWR_MGMT_1_TEMP_DIS) |
 183                              (MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL_PLL_X_AXIS << MPU6000_PWR_MGMT_1_CLKSEL));
 184
 185         /* Set sample rate divider to sample at full speed
 186         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV, 0);
 187
 188         /* Disable filtering */
 189         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 190                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 191                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_260_256 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 192
 193         /* Configure accelerometer to +/-16G in self-test mode */
 194         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 195                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 196                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 197                              (1 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 198                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 199
 200         /* Configure gyro to +/- 2000°/s in self-test mode */
 201         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 202                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 203                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 204                              (1 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 205                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 206
 207         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(200));
 208         ao_mpu6000_sample(&test_mode);
 209
 210         /* Configure accelerometer to +/-16G */
 211         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_ACCEL_CONFIG,
 212                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_XA_ST) |
 213                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_YA_ST) |
 214                              (0 << MPU600_ACCEL_CONFIG_ZA_ST) |
 215                              (MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL_16G << MPU600_ACCEL_CONFIG_AFS_SEL));
 216
 217         /* Configure gyro to +/- 2000°/s */
 218         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_GYRO_CONFIG,
 219                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_XG_ST) |
 220                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_YG_ST) |
 221                              (0 << MPU600_GYRO_CONFIG_ZG_ST) |
 222                              (MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL_2000 << MPU600_GYRO_CONFIG_FS_SEL));
 223
 224         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 225         ao_mpu6000_sample(&normal_mode);
 226
 227         ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_x, test_mode.accel_x, "x");
 228         ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_y, test_mode.accel_y, "y");
 229         ao_mpu6000_accel_check(normal_mode.accel_z, test_mode.accel_z, "z");
 230
 231         ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_x, test_mode.gyro_x, "x");
 232         ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_y, test_mode.gyro_y, "y");
 233         ao_mpu6000_gyro_check(normal_mode.gyro_z, test_mode.gyro_z, "z");
 234
 235         /* Filter to about 100Hz, which also sets the gyro rate to 1000Hz */
 236         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_CONFIG,
 237                              (MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET_DISABLED << MPU6000_CONFIG_EXT_SYNC_SET) |
 238                              (MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG_94_98 << MPU6000_CONFIG_DLPF_CFG));
 239
 240         /* Set sample rate divider to sample at 200Hz (v = gyro/rate - 1) */
 241         ao_mpu6000_reg_write(MPU6000_SMPRT_DIV,
 242                              1000 / 200 - 1);
 243
 244         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(100));
 245         ao_mpu6000_configured = 1;
 246 }
 247
 248 struct ao_mpu6000_sample ao_mpu6000_current;
 249 uint8_t ao_mpu6000_valid;
 250
 251 static void
 252 ao_mpu6000(void)
 253 {
 254         ao_mpu6000_setup();
 255         for (;;)
 256         {
 257                 struct ao_mpu6000_sample ao_mpu6000_next;
 258                 ao_mpu6000_sample(&ao_mpu6000_next);
 259                 ao_arch_critical(
 260                         ao_mpu6000_current = ao_mpu6000_next;
 261                         ao_mpu6000_valid = 1;
 262                         );
 263                 ao_delay(0);
 264         }
 265 }
 266
 267 static struct ao_task ao_mpu6000_task;
 268
 269 static void
 270 ao_mpu6000_show(void)
 271 {
 272         struct ao_mpu6000_sample        sample;
 273
 274         sample = ao_mpu6000_current;
 275         printf ("Accel: %7d %7d %7d Gyro: %7d %7d %7d\n",
 276                 ao_mpu6000_accel(sample.accel_x),
 277                 ao_mpu6000_accel(sample.accel_y),
 278                 ao_mpu6000_accel(sample.accel_z),
 279                 ao_mpu6000_gyro(sample.gyro_x),
 280                 ao_mpu6000_gyro(sample.gyro_y),
 281                 ao_mpu6000_gyro(sample.gyro_z));
 282 }
 283
 284 static const struct ao_cmds ao_mpu6000_cmds[] = {
 285         { ao_mpu6000_show,      "I\0Show MPU6000 status" },
 286         { 0, NULL }
 287 };
 288
 289 void
 290 ao_mpu6000_init(void)
 291 {
 292         ao_mpu6000_configured = 0;
 293         ao_mpu6000_valid = 0;
 294
 295         ao_add_task(&ao_mpu6000_task, ao_mpu6000, "mpu6000");
 296         ao_cmd_register(&ao_mpu6000_cmds[0]);
 297 }