.. note::
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.. _2.2.9_py:
2.2.9 MPU6050モジュール
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はじめに
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MPU-6050は、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および3軸加速度計）です。スマートフォン、タブレット、ウェアラブルセンサーに必要な低消費電力、低コスト、高性能な特性を備えています。
この実験では、I2Cを使用してMPU6050の三軸加速度センサーと三軸ジャイロスコープの値を取得し、それらを画面に表示します。
必要な部品
-----------------------
このプロジェクトには、以下のコンポーネントが必要です。
.. image:: ../img/list_2.2.6.png
一式を購入するのが非常に便利です、リンクはこちら：
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - 名前
- このキットのアイテム
- リンク
* - Raphael Kit
- 337
- |link_Raphael_kit|
以下のリンクから個別にも購入できます。
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - コンポーネントの紹介
- 購入リンク
* - :ref:`cpn_gpio_board`
- |link_gpio_board_buy|
* - :ref:`cpn_breadboard`
- |link_breadboard_buy|
* - :ref:`cpn_wires`
- |link_wires_buy|
* - :ref:`cpn_mpu6050`
- |link_mpu6050_buy|
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。
.. image:: ../img/image330.png
実験手順
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**ステップ1：** 回路を組む。
.. image:: ../img/image227.png
**ステップ2：** I2Cの設定を行う（詳細は付録 :ref:`i2c_config` を参照。既に設定している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する。
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python
**ステップ4：** 実行可能なファイルを実行する。
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 2.2.9_mpu6050.py
コードを実行すると、MPU6050で読み取った各軸の加速度、角速度、およびx軸とy軸の偏角が計算された後に画面に表示されます。
.. note::
* エラー ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` が出た場合は、 :ref:`i2c_config` を参照してI2Cを有効にしてください。
* エラー ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` が出た場合は、 ``sudo apt install python3-smbus2`` を実行してください。
* エラー ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error`` が出た場合、モジュールの配線が間違っているか、モジュール自体が壊れています。
**コード**
.. note::
コードは以下で **編集/リセット/コピー/実行/停止** できます。ただし、それを行う前にソースコードのパスに移動する必要があります。例： ``raphael-kit/python`` 。コードを変更した後、直接実行して効果を確認できます。
.. raw:: html
.. code-block:: python
import smbus
import math
import time
# Power management registers
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 # This is the address value read via the i2cdetect command
# Now wake the 6050 up as it starts in sleep mode
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)
**コード説明**
.. 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
MPU6050から送られてくるセンサデータを読み込む。
.. code-block:: python
def get_y_rotation(x,y,z):
radians = math.atan2(x, dist(y,z))
return -math.degrees(radians)
Y軸のたわみ角を計算する。
.. code-block:: python
def get_x_rotation(x,y,z):
radians = math.atan2(y, dist(x,z))
return math.degrees(radians)
X軸のたわみ角を計算する。
.. 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))
加速度センサー上のx軸、y軸、z軸の値を読み取り、それらの要素を加速度値（重力単位）に変換して印刷します。
.. 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)
加速度センサー上のx軸、y軸、z軸の値を読み取り、それらの要素を加速度値（重力単位）に変換して印刷します。
.. 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))
x軸およびy軸の偏角を印刷します。
現象の画像
-------------
.. image:: ../img/image228.jpeg