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.. _2.2.6_py_pi5:

2.2.6 Modulo MPU6050
======================

Introduzione
---------------

L'MPU-6050 è il primo e unico dispositivo di tracciamento del movimento a 
6 assi al mondo (giroscopio a 3 assi e accelerometro a 3 assi) progettato 
per smartphone, tablet e sensori indossabili che richiedono basso consumo 
energetico, basso costo e alte prestazioni.

In questo esperimento, utilizzeremo l'interfaccia I2C per ottenere i valori 
del sensore di accelerazione e del giroscopio a tre assi dell'MPU6050 e 
visualizzarli sullo schermo.

Componenti Necessari
------------------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

.. image:: ../python_pi5/img/2.2.6_mpu6050_list.png

.. raw:: html

   <br/>

Schema Elettrico
--------------------

L’MPU6050 comunica con il microcontrollore tramite l’interfaccia bus I2C. 
È necessario collegare i pin SDA1 e SCL1 ai pin corrispondenti.

.. image:: ../python_pi5/img/2.2.6_mpu6050_schematic.png


Procedure Sperimentali
-------------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/2.2.6_mpu6050_circuit.png


**Passo 2:** Configura I2C (vedi Appendice :ref:`i2c_config`. Se I2C è già 
configurato, salta questo passo.)

**Passo 3:** Vai nella cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 2.2.6_mpu6050.py

Dopo l'avvio del codice, verranno stampati sullo schermo l'angolo di deviazione 
degli assi x e y e l'accelerazione, oltre alla velocità angolare su ciascun asse, 
calcolati e letti dall’MPU6050.

.. note::

    * Se ricevi l'errore ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, consulta :ref:`i2c_config` per abilitare I2C.
    * Se ricevi l'errore ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'``, esegui ``sudo apt install python3-smbus2``.
    * Se appare l'errore ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, significa che il modulo è cablato in modo errato o è danneggiato.


.. warning::

    Se compare l'errore ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, consulta :ref:`faq_soc`

**Codice**

.. note::

    Puoi **Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere** il codice qui sotto. Prima di farlo, però, vai al percorso del codice sorgente, come ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5``. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere il risultato.


.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   import smbus
   import math
   import time

   # Registri di gestione dell’alimentazione
   power_mgmt_1 = 0x6b
   power_mgmt_2 = 0x6c

   def read_byte(adr):
       return bus.read_byte_data(address, adr)

   def read_word(adr):
       high = bus.read_byte_data(address, adr)
       low = bus.read_byte_data(address, adr+1)
       val = (high << 8) + low
       return val

   def read_word_2c(adr):
       val = read_word(adr)
       if (val >= 0x8000):
           return -((65535 - val) + 1)
       else:
           return val

   def dist(a,b):
       return math.sqrt((a*a)+(b*b))

   def get_y_rotation(x,y,z):
       radians = math.atan2(x, dist(y,z))
       return -math.degrees(radians)

   def get_x_rotation(x,y,z):
       radians = math.atan2(y, dist(x,z))
       return math.degrees(radians)


   bus = smbus.SMBus(1) # oppure bus = smbus.SMBus(1) per le schede di revisione 2
   address = 0x68       # Questo è l'indirizzo letto tramite il comando i2cdetect

   # Ora risvegliamo il 6050 poiché si avvia in modalità sleep
   bus.write_byte_data(address, power_mgmt_1, 0)

   while True:
       time.sleep(0.1)
       gyro_xout = read_word_2c(0x43)
       gyro_yout = read_word_2c(0x45)
       gyro_zout = read_word_2c(0x47)

       print ("gyro_xout : ", gyro_xout, " scaled: ", (gyro_xout / 131))
       print ("gyro_yout : ", gyro_yout, " scaled: ", (gyro_yout / 131))
       print ("gyro_zout : ", gyro_zout, " scaled: ", (gyro_zout / 131))

       accel_xout = read_word_2c(0x3b)
       accel_yout = read_word_2c(0x3d)
       accel_zout = read_word_2c(0x3f)

       accel_xout_scaled = accel_xout / 16384.0
       accel_yout_scaled = accel_yout / 16384.0
       accel_zout_scaled = accel_zout / 16384.0

       print ("accel_xout: ", accel_xout, " scaled: ", accel_xout_scaled)
       print ("accel_yout: ", accel_yout, " scaled: ", accel_yout_scaled)
       print ("accel_zout: ", accel_zout, " scaled: ", accel_zout_scaled)

       print ("x rotation: " , get_x_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))
       print ("y rotation: " , get_y_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))

       time.sleep(1)


**Spiegazione del Codice**

#. Legge i dati del sensore inviati dall'MPU6050.

   .. code-block:: python

       def read_word(adr):
           high = bus.read_byte_data(address, adr)
           low = bus.read_byte_data(address, adr+1)
           val = (high << 8) + low
           return val

       def read_word_2c(adr):
           val = read_word(adr)
           if (val >= 0x8000):
               return -((65535 - val) + 1)
           else:
               return val

#. Calcola l'angolo di deviazione dell'asse y.

   .. code-block:: python

       def get_y_rotation(x,y,z):
           radians = math.atan2(x, dist(y,z))
           return -math.degrees(radians)

#. Calcola l'angolo di deviazione dell'asse x.

   .. code-block:: python

       def get_x_rotation(x,y,z):
           radians = math.atan2(y, dist(x,z))
           return math.degrees(radians)

#. Legge i valori degli assi x, y e z sul sensore giroscopico, converte i dati grezzi in valori di velocità angolare e li stampa.

   .. code-block:: python

       gyro_xout = read_word_2c(0x43)
       gyro_yout = read_word_2c(0x45)
       gyro_zout = read_word_2c(0x47)

       print ("gyro_xout : ", gyro_xout, " scaled: ", (gyro_xout / 131))
       print ("gyro_yout : ", gyro_yout, " scaled: ", (gyro_yout / 131))
       print ("gyro_zout : ", gyro_zout, " scaled: ", (gyro_zout / 131))

#. Legge i valori degli assi x, y e z sul sensore accelerometrico, converte i dati in valori di accelerazione (unità di gravità) e li stampa.

   .. code-block:: python

       accel_xout = read_word_2c(0x3b)
       accel_yout = read_word_2c(0x3d)
       accel_zout = read_word_2c(0x3f)

       accel_xout_scaled = accel_xout / 16384.0
       accel_yout_scaled = accel_yout / 16384.0
       accel_zout_scaled = accel_zout / 16384.0

       print ("accel_xout: ", accel_xout, " scaled: ", accel_xout_scaled)
       print ("accel_yout: ", accel_yout, " scaled: ", accel_yout_scaled)
       print ("accel_zout: ", accel_zout, " scaled: ", accel_zout_scaled)

#. Stampa gli angoli di deviazione degli assi x e y.

   .. code-block:: python

       print ("x rotation: " , get_x_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))
       print ("y rotation: " , get_y_rotation(accel_xout_scaled, accel_yout_scaled, accel_zout_scaled))