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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.

../_images/2.2.6_mpu6050_list.png

Schema Elettrico

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

../_images/2.2.6_mpu6050_schematic.png

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/2.2.6_mpu6050_circuit.png

Passo 2: Configura I2C (vedi Appendice Configurazione I²C. Se I2C è già configurato, salta questo passo.)

Passo 3: Vai nella cartella del codice.

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

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

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.

Nota

  • Se ricevi l’errore FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', consulta Configurazione I²C 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.

Avvertimento

Se compare l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulta Se gpiozero non funziona.

Codice

Nota

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.

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

  1. Legge i dati del sensore inviati dall’MPU6050.

    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
    
  2. Calcola l’angolo di deviazione dell’asse y.

    def get_y_rotation(x,y,z):
        radians = math.atan2(x, dist(y,z))
        return -math.degrees(radians)
    
  3. Calcola l’angolo di deviazione dell’asse x.

    def get_x_rotation(x,y,z):
        radians = math.atan2(y, dist(x,z))
        return math.degrees(radians)
    
  4. Legge i valori degli assi x, y e z sul sensore giroscopico, converte i dati grezzi in valori di velocità angolare e li stampa.

    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))
    
  5. 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.

    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)
    
  6. Stampa gli angoli di deviazione degli assi x e y.

    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))