用Arduino讀取MPU9250傳感器

描述

主條目：使用 Arduino 讀取 MPU9250 傳感器

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MPU-9250 是目前市場上最先進的加速度計、陀螺儀和指南針組合小尺寸傳感器之一。它取代了流行的 MPU-9150，降低了功耗，改善了陀螺噪聲和羅盤滿量程性能。它具有許多高級功能，包括低通濾波、運動檢測甚至可編程專用處理器。

它內部包括 MPU-6500，其中包含一個 3 軸陀螺儀和一個 3 軸加速度計，以及AK8963 ，市場領先的 3 軸數字羅盤。MPU-9250 使用 16 位模數轉換器 (ADC) 對所有 9 個軸進行數字化。

陀螺儀

陀螺儀是一種用于測量或保持方向和角速度的設備。以每秒度數（或弧度）為單位測量的角速度是單位時間內物體旋轉角度的變化。

根據方向的不同，角速率測量分為三種類型：

• 偏航：從上方看物體時在平面上的水平旋轉。

• 俯仰：從正面看物體時的垂直旋轉。

• 滾動：從前面看物體時水平旋轉。

加速度計

加速度計傳感器是測量加速度的集成電路 (IC)，加速度是每單位時間的速度變化。測量加速度可以獲取物體傾斜度和振動等信息。

通常，g用作加速度的單位，相對于標準重力 (1g = 9.80665m/s2)。

磁力計

磁力計提供有關設備傳感器檢測到的磁場的信息，理論上可以暴露用戶的位置。磁力計傳感器測量所有三個物理軸（x、y、z）的磁場，單位為 μT（微特斯拉）。

絕對方向傳感器是磁力計的常見用例之一，它代表地球平面的固定方向（固定到磁場矢量和重力矢量）。

接線圖

基本使用連接電源引腳和SDA 、SCL引腳，如下圖所示：

Arduino Nano 接線與 MPU9250

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解釋數據

我們的官方存儲庫中有官方 MPU9250 數據表和寄存器圖。它描述了 MPU-9250 中每個寄存器的功能和內容，包括磁力計。我們建議您閱讀十進制、二進制和十六進制表示的帖子，以輕松識別寄存器并理解其中內容的含義。

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寄存器映射的前兩列表示十六進制和十進制格式的地址，后跟寄存器名稱。一些寄存器是只讀的（用 R 標記），而另一些則允許我們寫（用 R/W 標記）。寄存器的內容用 8 位表示。在各種情況下，寄存器的值可能代表不止一個東西，換句話說，每個位或位組可能具有不同的含義，例如GYRO_CONFIG（寄存器27）。

MPU-9250 的每個傳感器都具有 16 位精度。這意味著使用兩個 8 位寄存器來表示輸出。我們將從每個寄存器中分別讀取 8 位數據，然后將它們連接起來形成 16 位。

為 I2C 安裝 Arduino 庫

我們將使用 I2C 協議與寄存器交互并讀/寫數據。I2C 庫為此目的提供了一個非常簡單的接口，并且可以在使用 I2C 協議的其他項目中重用。它可以從我們的官方存儲庫中下載。

要導入庫，請打開 Arduino IDE，轉到 Sketch > Include Library > Add.ZIP Library，然后選擇從我們的 GitHub 存儲庫下載的庫文件。

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然后你可以簡單地使用include語句：

#include "I2C.h"

它將包含具有與寄存器交互的預定義函數的庫。

Arduino代碼

我們為每個原始傳感器數據定義了一個單獨的結構：gyroscope_raw 、accelerometer_raw 、magnetometer_raw和temperature_raw 。每個原始結構都有一個基于當前配置的數據規范化函數。人類可讀的標準化值存儲在另一個名為normalized的結構中。

確保遵循上一步并導入 I2C 庫，以便將其與include語句一起使用：

#include "Wire.h"
#include "I2C.h"

#define MPU9250_IMU_ADDRESS 0x68
#define MPU9250_MAG_ADDRESS 0x0C

#define GYRO_FULL_SCALE_250_DPS  0x00
#define GYRO_FULL_SCALE_500_DPS  0x08
#define GYRO_FULL_SCALE_1000_DPS 0x10
#define GYRO_FULL_SCALE_2000_DPS 0x18

#define ACC_FULL_SCALE_2G  0x00
#define ACC_FULL_SCALE_4G  0x08
#define ACC_FULL_SCALE_8G  0x10
#define ACC_FULL_SCALE_16G 0x18

#define TEMPERATURE_OFFSET 21 // As defined in documentation

#define INTERVAL_MS_PRINT 1000

#define G 9.80665

struct gyroscope_raw {
  int16_t x, y, z;
} gyroscope;

struct accelerometer_raw {
  int16_t x, y, z;
} accelerometer;

struct magnetometer_raw {
  int16_t x, y, z;

  struct {
    int8_t x, y, z;
  } adjustment;
} magnetometer;

struct temperature_raw {
  int16_t value;
} temperature;

struct {
  struct {
    float x, y, z;
  } accelerometer, gyroscope, magnetometer;

  float temperature;
} normalized;

unsigned long lastPrintMillis = 0;

void setup()
{
  Wire.begin();
  Serial.begin(115200);

  I2CwriteByte(MPU9250_IMU_ADDRESS, 27, GYRO_FULL_SCALE_1000_DPS); // Configure gyroscope range
  I2CwriteByte(MPU9250_IMU_ADDRESS, 28, ACC_FULL_SCALE_2G);        // Configure accelerometer range

  I2CwriteByte(MPU9250_IMU_ADDRESS, 55, 0x02); // Set by pass mode for the magnetometers
  I2CwriteByte(MPU9250_IMU_ADDRESS, 56, 0x01); // Enable interrupt pin for raw data

  setMagnetometerAdjustmentValues();

  //Start magnetometer
  I2CwriteByte(MPU9250_MAG_ADDRESS, 0x0A, 0x12); // Request continuous magnetometer measurements in 16 bits (mode 1)
}

void loop()
{
  unsigned long currentMillis = millis();

  if (isImuReady()) {
    readRawImu();

    normalize(gyroscope);
    normalize(accelerometer);
    normalize(temperature);
  }

  if (isMagnetometerReady()) {
    readRawMagnetometer();

    normalize(magnetometer);
  }

  if (currentMillis - lastPrintMillis > INTERVAL_MS_PRINT) {
    Serial.print("TEMP:\t");
    Serial.print(normalized.temperature, 2);
    Serial.print("\xC2\xB0"); //Print degree symbol
    Serial.print("C");
    Serial.println();

    Serial.print("GYR (");
    Serial.print("\xC2\xB0"); //Print degree symbol
    Serial.print("/s):\t");
    Serial.print(normalized.gyroscope.x, 3);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(normalized.gyroscope.y, 3);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(normalized.gyroscope.z, 3);
    Serial.println();

    Serial.print("ACC (m/s^2):\t");
    Serial.print(normalized.accelerometer.x, 3);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(normalized.accelerometer.y, 3);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(normalized.accelerometer.z, 3);
    Serial.println();

    Serial.print("MAG (");
    Serial.print("\xce\xbc"); //Print micro symbol
    Serial.print("T):\t");
    Serial.print(normalized.magnetometer.x, 3);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(normalized.magnetometer.y, 3);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(normalized.magnetometer.z, 3);
    Serial.println();

    Serial.println();

    lastPrintMillis = currentMillis;
  }
}

注意：該片段是位于我們的 GitHub存儲庫中的 Arduino 項目的一部分，代碼分隔在不同的邏輯文件中。

測試

串行監視器將每隔INTERVAL_MS_PRINT毫秒打印最后一次可用的傳感器數據（在上面的示例中，每秒一次），它應該類似于：

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通常方向是在物理模塊上繪制的，因此您可以輕松檢測 X、Y 和 Z 軸。