Voir la source de Accéléromètre-Gyroscope-Boussole 9 axes MPU-9150

Le [http://www.invensense.com/mems/gyro/mpu9150.html MPU-9150], proposé par InvenSense, est un module permettant de détecter l'orientation sur 9 degré de liberté. Il est composé du [http://www.invensense.com/mems/gyro/mpu6050.html MPU-6050] qui contient un gyroscope 3 axes et un accéléromètre 3 axes et du [http://www.akm.com/akm/en/file/datasheet/AK8975.pdf AK8975] qui est une boussole numérique 3 axes.

== MPU-9150 ==
L'accéléromètre 3 axes mesure l'accélération linéaire suivant x, y et z. La mesure est en g.

Le gyromètre 3 axes mesure la vitesse angulaire autour des 3 axes x, y et z. La mesure est en °/s.

La boussole 3 axes mesure le champs magnétique sur x, y et z. La mesure est en µT.

La communication avec le MPU-9150 se fait par liaison i2c. L'adresse du module par défaut est 0x68. Il est cependant possible de modifier l'adresse (0x69) grace au cavalier à souder sur AD0.

Les nombreux registres accessibles permettent de configurer le MPU-9150 au besoin du système (précision du gyroscope et de l'accéléromètre...). Voir le document sur la [http://www.invensense.com/mems/gyro/documents/RM-MPU-9150A-00v4_2.pdf description des registres]. 


== Tests ==

Nous utilisons une carte ARDUINO UNO et le MPU-9150 monté sur la carte d'évaluation de [https://www.sparkfun.com/products/11486 Sparkfun]. Cette carte permet une utilisation facile du composant MPU-9150 en intégrant les condensateurs nécessaire à son utilisation et les résistances de pull up pour la liaison i2c.

Le câblage est très simple :

MPU91-50 / ARDUINO

GND → GND

VCC → +3.3V

SDA → A4

SCL → A5

Nous allons décrire quelques fonctions permettant de récupérer les données en x, y et z de l'accéléromètre, du gyroscope et la température.

=== Exemple langage ARDUINO ===
Un exemple est expliqué [http://playground.arduino.cc/Main/MPU-6050#sketch ici]

=== Exemple langage C ===

==== Liaison i2c ====
La liaison twi (i2c) et les fonctions sont expliquées [http://geonobotwiki.free.fr/doku.php?id=robotics:computing:communication_twi_entre_atmega ici]

Le MPU-9150 est configuré en esclave à l'adresse 0x68. La UNO est configurée en maitre.

==== Fonctions du MPU-9150 ====

===== Initialisation =====

Le capteur est par défaut en mode sleep. Pour le réveiller, il faut mettre à 0 le bit SLEEP du registre 107 – Power Management 1 (PWR_MGMT_1). Ce registre permet également d'activer le capteur de température (mettre le bit TEMP_DIS à 0).

Le tableau reg[2] contient l'adresse du registre  PWR_MGMT_1 et la valeur à écrire dans le registre (ici 0 car nous voulons désactiver le mode sleep et activer le capteur de température).
Il faut configurer la liaison i2c en mode master. 
La fonction twi_write_bytes permet d'envoyer des octets à un esclave. Ici on envoie 2 octets du tableau reg à l'adresse  MPU9150_DEFAULT_ADDRESS.
Le décalage de l'adresse vient de fait que dans le MPU-9150 stocke son adresse sur les 7 bits de poids fort.

<syntaxhighlight lang="c">
#define MPU9150_DEFAULT_ADDRESS 0x68
#define MPU9150_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define MPU9150_TEMP_OUT_H 0x41
#define MPU9150_GYRO_XOUT_H 0x43
#define MPU9150_PWR_MGMT_1 0x6B

void
mpu9150_setup(void)
{
  /* clear the SLEEP bit to start the sensor */
  uint8_t reg[2] = {MPU9150_PWR_MGMT_1, 0};

  twi_master_setup(); /* i2c to master mode */
  twi_write_bytes((MPU9150_DEFAULT_ADDRESS << 1), 2, reg);
}
</syntaxhighlight>

===== Lecture de la température =====

La température est lue sur 2 octets à l'adresse MPU9150_TEMP_OUT_H (registres 65   (high) et 66 (low)). La valeur lue est une image de la température : Température en degré Celsius = valeur des registres / 340 + 35.

<syntaxhighlight lang="c">
/*
 * @return temperature in degrees C = (TEMP_OUT signed / 340) + 35
 * */
int16_t
mpu9150_read_temperature(void)
{
  volatile uint8_t buffer[2] = { 0, 0 };
  uint8_t reg = MPU9150_TEMP_OUT_H;

  twi_read_bytes(MPU9150_DEFAULT_ADDRESS << 1, &reg, 2, buffer);

  int16_t temperature;
  temperature = ((buffer[0] << 8) + buffer[1]);
  temperature /= 340;
  temperature += 35;
  return temperature;
}
</syntaxhighlight>

===== Lecture du gyroscope =====
On a définit une structure contenant les variables x, y et z pour stocker les valeurs sur les 3 axes.

<syntaxhighlight lang="c">
typedef struct
{
  int16_t x;
  int16_t y;
  int16_t z;
} x_y_z;


x_y_z
mpu9150_read_gyroscope(void)
{
  volatile uint8_t buffer[6];
  uint8_t reg = MPU9150_GYRO_XOUT_H;

  twi_read_bytes(MPU9150_DEFAULT_ADDRESS << 1, &reg, 6, buffer);

  x_y_z gyro;
  gyro.x = (buffer[0] << 8) + buffer[1];
  gyro.y = (buffer[2] << 8) + buffer[3];
  gyro.z = (buffer[4] << 8) + buffer[5];
  return gyro;
}
</syntaxhighlight>

===== Lecture de l'accéléromètre =====
C'est le même modèle que la lecture du gyroscope.

<syntaxhighlight lang="c">
x_y_z
mpu9150_read_accelerometer(void)
{
  volatile uint8_t buffer[6];
  uint8_t reg = MPU9150_ACCEL_XOUT_H;

  twi_read_bytes(MPU9150_DEFAULT_ADDRESS << 1, &reg, 6, buffer);

  x_y_z accel;
  accel.x = (buffer[0] << 8) + buffer[1];
  accel.y = (buffer[2] << 8) + buffer[3];
  accel.z = (buffer[4] << 8) + buffer[5];
  return accel;
}
</syntaxhighlight>

===== Fonction de tests =====
La fonction principale demande les valeurs du capteur de température, du gyroscope et de l'accéléromètre et retourne les valeurs sur le port série.

<syntaxhighlight lang="c">
void
setup(void)
{
  usart_0_setup();
  usart_0_transmitter_enable();
  mpu9150_setup();
}

int
main(void)
{
  setup();
  _delay_ms(1000);

  while (1)
    {
      _delay_ms(1000);
      int16_t t = mpu9150_read_temperature();

      usart_0_transmit(t >> 8);
      usart_0_transmit(t);

      _delay_ms(1000);

      x_y_z gyro = mpu9150_read_gyroscope();

      usart_0_transmit(gyro.x >> 8);
      usart_0_transmit(gyro.x);
      usart_0_transmit(gyro.y >> 8);
      usart_0_transmit(gyro.y);
      usart_0_transmit(gyro.z >> 8);
      usart_0_transmit(gyro.z);

	_delay_ms(1000);

      x_y_z acc = mpu9150_read_accelerometer();

      usart_0_transmit(acc.x >> 8);
      usart_0_transmit(acc.x);
      usart_0_transmit(acc.y >> 8);
      usart_0_transmit(acc.y);
      usart_0_transmit(acc.z >> 8);
      usart_0_transmit(gyro.z);
    }
}
</syntaxhighlight>

[[Category:Produits]]