Arduino Nano: акселерометр, гироскоп, компас, MPU9250, датчик I2C с Visuino: 11 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

MPU9250 - один из самых совершенных комбинированных датчиков акселерометра, гироскопа и компаса небольшого размера, доступных в настоящее время. Они обладают множеством расширенных функций, включая фильтрацию нижних частот, обнаружение движения и даже программируемый специализированный процессор. Однако, имея почти 130 регистров и множество настроек, с ними также очень трудно работать из кода.

Пару недель назад GearBest были достаточно любезны, чтобы пожертвовать модуль MPU9250, чтобы спонсировать добавление его поддержки в Visuino. На это ушло 2 недели напряженной работы, но в конце я не только реализовал поддержку MPU9250, но также добавил преобразователь ускорения в угол, дополнительный (первого и второго порядка) и фильтры Калмана, которые можно использовать с ним для улучшения. точность.

Это первая инструкция по новой поддержке MPU9250 в Visuino, которая показывает, насколько легко ее использовать с Visuino. В следующих инструкциях я покажу вам, как вы можете использовать преобразователь ускорения в угол, дополнительные фильтры и фильтры Калмана и получить действительно хорошие результаты от вашего сенсорного модуля.

Шаг 1: Компоненты

1. Одна плата, совместимая с Arduino (я использую Arduino Nano, потому что она у меня есть, но подойдет и любая другая)
2. Один модуль датчика MPU9250 (в моем случае щедро подарен GearBest)
3. 4 перемычки `` мама-мама ''

Шаг 2: Подключите компас гироскопа акселерометра MPU9250 к Arduino

1. Подключите питание 5 В VCC (красный провод), землю (черный провод), SDA (зеленый провод) и SCL (желтый провод) к модулю MPU9250 (Рисунок 1).
2. Подключите другой конец заземляющего провода (черный провод) к заземляющему контакту платы Arduino (Рисунок 2).
3. Подключите другой конец провода питания 5 В VCC (красный провод) к контакту питания 5 В на плате Arduino (Рисунок 2).
4. Подключите другой конец провода SDA (зеленый провод) к SDA / аналоговому контакту 4 платы Arduino Nano (Рисунок 2).
5. Подключите другой конец провода SCL (желтый провод) к SCL / аналоговому контакту 5 платы Arduino Nano (Рисунок 2).
6. На рисунке 3 показано, где находятся земля, питание 5 В, SDA / аналоговый контакт 4 и SCL / аналоговый контакт 5, контакты Arduino Nano.

Шаг 3. Запустите Visuino и выберите тип платы Arduino

Чтобы начать программировать Arduino, вам потребуется установить Arduino IDE отсюда:

Убедитесь, что вы установили 1.6.7 или выше, иначе это руководство не будет работать!

Visuino: https://www.visuino.com также должен быть установлен.

1. Запустите Visuino, как показано на первом рисунке.
2. Нажмите кнопку «Инструменты» на компоненте Arduino (рисунок 1) в Visuino.
3. Когда появится диалоговое окно, выберите Arduino Nano, как показано на рисунке 2.

Шаг 4: В Visuino: добавьте и подключите компонент MPU9250

1. Введите «mpu» в поле «Фильтр» на панели инструментов компонентов, затем выберите компонент «Акселерометр, гироскоп, компас MPU9250 I2C» (рисунок 1) и поместите его в область дизайна (рисунок 2).
2. Подключите вывод «Out» компонента AccelerometerGyroscopeCompass1 к контакту «In» канала I2C компонента Arduino (Рисунок 3).

Шаг 5: В Visuino: добавьте и подключите пакетный компонент

Чтобы отправить данные всех каналов через последовательный порт из Arduino, мы можем использовать компонент Packet, чтобы объединить каналы вместе и отобразить их в Scope and Gauges в Visuino:

1. Введите «pack» в поле «Фильтр» на панели инструментов компонентов, затем выберите компонент «Пакет» (рисунок 1) и поместите его в область дизайна.
2. Подключите выходной контакт «Out» компонента Packet1 к входному контакту «In» канала «Serial [0]» компонента «Arduino» (Рисунок 2).

Шаг 6. В Visuino: добавьте 7 двоичных аналоговых элементов в компонент пакета и укажите их имена

1. Нажмите кнопку «Инструменты» компонента Packet1 (Рисунок 1).
2. В редакторе «Элементы» выберите элемент «Двоичный аналог», а затем нажмите кнопку «+» (Рисунок 2), чтобы добавить элемент «Аналоговый».
3. В инспекторе объектов установите для свойства «Имя» аналогового элемента значение «Компас (X)» (рисунок 3).
4. В редакторе «Элементы» выберите элемент «Двоичный аналог» справа, а затем нажмите кнопку «+» слева, чтобы добавить еще один аналоговый элемент.
5. В инспекторе объектов установите для свойства «Имя» нового аналогового элемента значение «Компас (Y)» (рисунок 4).
6. В редакторе «Элементы» выберите элемент «Двоичный аналог» справа, а затем нажмите кнопку «+» слева, чтобы добавить еще один аналоговый элемент.
7. В инспекторе объектов установите для свойства «Имя» нового аналогового элемента значение «Компас (Z)» (рисунок 5).
8. Повторите те же шаги, чтобы добавить еще 7 двоичных аналоговых элементов с именами «Акселерометр (X)», «Акселерометр (Y)», «Акселерометр (Z)», «Гироскоп (X)», «Гироскоп (Y)», «Гироскоп (Z) »и« Термометр »(Рисунок 6)

Шаг 7. В Visuino: настройте визуализацию пакетного элемента для термометра

Visuino по умолчанию может отображать аналоговые элементы из пакетного компонента в датчиках. Однако приятно отображать температуру в термометре. Visuino позволяет настраивать способ отображения аналоговых элементов.

1. В редакторе элементов выберите последний аналоговый элемент с именем «Термометр» (рисунок 1).
2. В Инспекторе объектов выберите свойство «Инструмент» и нажмите кнопку «Стрелка вниз» рядом с его значением (Рисунок 1).
3. В раскрывающемся списке выберите «Термометр» (рисунок 2).
4. В Инспекторе объектов разверните свойство «Инструмент», затем вложенное свойство «Масштаб» (рисунок 3).
5. В инспекторе объектов установите значение подсвойства «Авто» в «Масштаб» на «Ложь» (рисунок 3). Это отключит автоматическое масштабирование для термометра.
6. В инспекторе объектов установите подсвойство «Макс» в «Масштаб» на 100 (Рисунок 4). Это настроит термометр на шкалу от 0 до 100.

Шаг 8: В Visuino: укажите уникальный заголовок пакета

Чтобы убедиться, что Visuino найдет начальную точку пакета, нам нужен уникальный заголовок. Компонент Packet использует специальный алгоритм, чтобы гарантировать, что маркер заголовка не появляется в данных.

1. Выберите компонент Packet1 (рисунок 1)
2. В Инспекторе объектов разверните свойство «Маркер головы» (рисунок 1).
3. В Инспекторе объектов нажмите кнопку «…» (рисунок 1).
4. В редакторе байтов введите числа, например 55 55 (Рисунок 2).
5. Нажмите кнопку ОК, чтобы подтвердить и закрыть редактор.

Шаг 9: В Visuino: подключите компонент MPU9250 к элементам пакетного компонента

1. Щелкните поле «Out», содержащее контакты «Compass» компонента AccelerometerGyroscopeCompass1, чтобы начать одновременное соединение всех контактов Out (Рисунок 1).
2. Наведите указатель мыши на вывод «In» элемента «Elements. Compass (X)» компонента Packet1. Visuino автоматически разложит провода, чтобы они правильно подключились к остальным контактам (Рисунок 1).
3. Щелкните поле «Out», содержащее контакты «Accelerometer» компонента AccelerometerGyroscopeCompass1, чтобы начать одновременное подключение всех контактов Out (Рисунок 2).
4. Наведите указатель мыши на вывод «In» элемента «Elements. Accelerometer (X)» компонента Packet1. Visuino автоматически разложит провода, чтобы они правильно подключились к остальным контактам (Рисунок 2).
5. Щелкните поле «Out», содержащее контакты «Gyroscope» компонента AccelerometerGyroscopeCompass1, чтобы начать соединение всех контактов Out сразу (Рисунок 3).
6. Наведите указатель мыши на вывод «In» элемента «Elements. Gyroscope (X)» компонента Packet1. Visuino автоматически разложит провода, чтобы они правильно подключились к остальным контактам (Рисунок 3).
7. Подключите вывод «Out» «Термометра» компонента AccelerometerGyroscopeCompass1 к контакту «In» входного контакта «Elements. Thermometer» компонента Packet1 (Рисунок 4)

Шаг 10: сгенерируйте, скомпилируйте и загрузите код Arduino

1. В Visuino нажмите F9 или нажмите кнопку, показанную на рисунке 1, чтобы сгенерировать код Arduino, и откройте IDE Arduino.
2. В среде Arduino IDE нажмите кнопку «Загрузить», чтобы скомпилировать и загрузить код (рисунок 2).

Шаг 11: И играем…

1. В Visuino выберите ComPort, затем щелкните раскрывающийся список «Формат:» и выберите Packet1 (рисунок 1).
2. Нажмите на кнопку «Подключиться» (Рисунок 1).
3. Если вы выберете вкладку «Scope», вы увидите, что Scope отображает значения X, Y, Z с акселерометра, гироскопа и компаса, а также температуру с течением времени (Рисунок 2).
4. Если вы выберете вкладку «Инструменты», вы увидите, что термометр и датчики отображают одинаковую информацию (Рисунок 3).

Вы можете увидеть подключенные и работающие акселерометр, гироскоп и датчик компаса MPU9250 на Рисунке 4.

Поздравляю! Вы создали проект измерения акселерометра, гироскопа и компаса MPU9250 в Arduino с помощью Visual Instrumentation.

На рисунке 5 вы можете увидеть полную схему Visuino.

Также прилагается проект Visuino, который я создал для этого руководства. Вы можете скачать и открыть его в Visuino: