2.2.5 MPU6050モジュール¶

はじめに¶

MPU-6050は、スマートフォン、タブレット、およびウェアラブルセンサー向けに設計された、世界初かつ唯一の6軸モーショントラッキングデバイス（3軸ジャイロスコープと3軸アクセラメーター）です。低消費電力、低コスト、高性能の要件を持つこれらの機能を備えています。

この実験では、MPU6050の3軸加速度センサーと3軸ジャイロスコープの値をI2Cを使用して取得し、それらを画面に表示します。

必要なコンポーネント¶

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

回路図¶

MPU6050はI2Cバスインターフェースを介してマイクロコントローラと通信します。SDA1とSCL1は対応するピンに接続する必要があります。

実験手順¶

ステップ 1: 回路を組み立てます。

ステップ 2: I2Cのセットアップを行います（Appendix I2C構成を参照してください。I2Cを設定済みの場合は、このステップをスキップします。）

ステップ 3: コードのフォルダに移動します。

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

ステップ 4: 実行可能ファイルを実行します。

sudo python3 2.2.6_mpu6050_zero.py

コードを実行すると、MPU6050によって読み取られたx軸およびy軸の偏角、および加速度、各軸の角速度が計算された後、画面に表示されます。

注釈

エラーが発生した場合、 FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1' と表示される場合、I2Cを有効にするために I2C構成を参照してください。
ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2' エラーが表示された場合、 sudo pip3 install smbus2 を実行してください。
エラー OSError: [Errno 121] Remote I/O error が表示される場合、モジュールの接続が誤っているか、モジュールが壊れていることを示します。

コード

注釈

以下のコードを 変更/リセット/コピー/実行/停止 することができます。ただし、その前に davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5 のソースコードパスに移動する必要があります。コードを変更した後、効果を確認するために直接実行できます。

import smbus
import math
import time

# 電源管理レジスタ
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) # or bus = smbus.SMBus(1) for Revision 2 boards
address = 0x68       # これはi2cdetectコマンドで読み取られるアドレス値です

# 6050をスリープモードから起こします
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)

コードの説明

MPU6050から送信されたセンサーデータを読み取ります。

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

y軸の偏角を計算します。

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

x軸の偏角を計算します。

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

ジャイロスコープセンサーのx軸、y軸、z軸の値を読み取り、メタデータを角速度の値に変換し、それらを表示します。

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))

加速度センサーのx軸、y軸、z軸の値を読み取り、その値を加速度（重力単位）に変換し、それらを表示します。

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)

x軸およびy軸の偏角を表示します。

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))