การเชื่อมต่อ Gyroscope Sensor แบบ 3 แกน BMG160 กับ Raspberry Pi: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ในโลกปัจจุบัน มากกว่าครึ่งของเยาวชนและเด็กชื่นชอบการเล่นเกม และทุกคนที่ชื่นชอบการเล่นเกม ซึ่งหลงใหลในด้านเทคนิคของเกมทราบถึงความสำคัญของการตรวจจับการเคลื่อนไหวในโดเมนนี้ เรายังรู้สึกทึ่งกับสิ่งเดียวกันนี้ และเพียงแค่นำมันมาวางบนกระดาน เราคิดว่าการทำงานกับเซ็นเซอร์ไจโรสโคปซึ่งสามารถวัดอัตราเชิงมุมของวัตถุใดๆ ก็ได้ ดังนั้น เซ็นเซอร์ที่เราใช้จัดการกับงานนี้คือ BMG160 BMG160 เป็นเซ็นเซอร์ไจโรสโคปแบบดิจิตอล 16 บิต สามแกน ซึ่งสามารถวัดอัตราเชิงมุมในสามขนาดห้องตั้งฉาก

ในบทช่วยสอนนี้ เราจะสาธิตการทำงานของ BMG160 กับ Raspberry pi โดยใช้ Java เป็นภาษาการเขียนโปรแกรม

ฮาร์ดแวร์ที่คุณต้องการเพื่อการนี้มีดังนี้:

1. BMG160

2. ราสเบอร์รี่ปี่

3. สายเคเบิล I2C

4. I2C Shield สำหรับ Raspberry Pi

5. สายเคเบิลอีเธอร์เน็ต

ขั้นตอนที่ 1: ภาพรวม BMG160:

ก่อนอื่น เราต้องการทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติพื้นฐานของโมดูลเซ็นเซอร์ นั่นคือ BMG160 และโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้งาน

BMG160 นั้นเป็นเซ็นเซอร์ไจโรสโคปแบบดิจิตอล 16 บิต สามแกน ซึ่งสามารถวัดอัตราเชิงมุมได้ มันสามารถคำนวณอัตราเชิงมุมในสามมิติห้องตั้งฉาก แกน x, y- และ z และให้สัญญาณเอาท์พุตที่สอดคล้องกัน สามารถสื่อสารกับบอร์ด Raspberry Pi โดยใช้โปรโตคอลการสื่อสาร I2C โมดูลเฉพาะนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับการใช้งานของผู้บริโภคและเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม

โปรโตคอลการสื่อสารที่เซ็นเซอร์ทำงานคือ I2C I2C ย่อมาจากวงจรรวม เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่การสื่อสารเกิดขึ้นผ่านสาย SDA (ข้อมูลอนุกรม) และ SCL (นาฬิกาอนุกรม) อนุญาตให้เชื่อมต่ออุปกรณ์หลายเครื่องพร้อมกัน เป็นหนึ่งในโปรโตคอลการสื่อสารที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากที่สุด

ขั้นตอนที่ 2: สิ่งที่คุณต้องการ..!

วัสดุที่เราต้องการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายประกอบด้วยส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ต่อไปนี้:

1. BMG160

2. ราสเบอร์รี่ปี่

3. สายเคเบิล I2C

4. I2C Shield สำหรับ Raspberry Pi

5. สายเคเบิลอีเธอร์เน็ต

ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์:

ส่วนการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์โดยทั่วไปจะอธิบายการเชื่อมต่อสายไฟที่จำเป็นระหว่างเซ็นเซอร์และราสเบอร์รี่ pi ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานในขณะที่ทำงานกับระบบใด ๆ สำหรับเอาต์พุตที่ต้องการ ดังนั้น การเชื่อมต่อที่จำเป็นมีดังนี้:

BMG160 จะทำงานบน I2C นี่คือตัวอย่างไดอะแกรมการเดินสาย ซึ่งสาธิตวิธีเชื่อมต่อแต่ละอินเทอร์เฟซของเซ็นเซอร์

นอกกรอบ บอร์ดได้รับการกำหนดค่าสำหรับอินเทอร์เฟซ I2C ดังนั้นเราขอแนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อนี้หากคุณไม่เชื่อเรื่องพระเจ้า สิ่งที่คุณต้องมีคือสี่สาย!

ต้องใช้พิน Vcc, Gnd, SCL และ SDA เพียงสี่การเชื่อมต่อเท่านั้น และเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล I2C

การเชื่อมต่อเหล่านี้แสดงให้เห็นในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 4: การวัดไจโรสโคปแบบ 3 แกนโดยใช้โค้ด Java:

ข้อดีของการใช้ raspberry pi คือ ให้ความยืดหยุ่นของภาษาการเขียนโปรแกรมที่คุณต้องการตั้งโปรแกรมบอร์ดเพื่อเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบของบอร์ดนี้ เรากำลังสาธิตการเขียนโปรแกรมใน Java รหัส Java สำหรับ BMG160 สามารถดาวน์โหลดได้จากชุมชน github ของเราซึ่งเป็นชุมชน Dcube Store

เช่นเดียวกับความสะดวกของผู้ใช้ เรากำลังอธิบายโค้ดที่นี่ด้วย: ในขั้นแรกของการเข้ารหัส คุณต้องดาวน์โหลดไลบรารี pi4j ในกรณีของ java เนื่องจากไลบรารีนี้รองรับฟังก์ชันที่ใช้ในโค้ด ดังนั้น หากต้องการดาวน์โหลดห้องสมุด คุณสามารถไปที่ลิงก์ต่อไปนี้:

pi4j.com/install.html

คุณสามารถคัดลอกโค้ดจาวาที่ใช้งานได้สำหรับเซ็นเซอร์นี้จากที่นี่ด้วย:

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CBus;

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CDevice;

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CFactory;

นำเข้า java.io. IOException;

คลาสสาธารณะ BMG160

{

โมฆะคงที่สาธารณะหลัก (สตริง args ) พ่นข้อยกเว้น

{

// สร้างบัส I2C

บัส I2CBus = I2CFactory.getInstance(I2CBus. BUS_1);

// รับอุปกรณ์ I2C ที่อยู่ BMG160 I2C คือ 0x68 (104)

อุปกรณ์ I2CDevice = bus.getDevice(0x68);

// เลือกช่วงการลงทะเบียน

// กำหนดค่าช่วงเต็มช่วง 2000 dps

อุปกรณ์.write(0x0F, (ไบต์)0x80);

// เลือกแบนด์วิดท์รีจิสเตอร์

// แบนด์วิดท์ 200 Hz

อุปกรณ์.write(0x10, (ไบต์)0x04);

เธรดการนอนหลับ (500);

// อ่านข้อมูลขนาด 6 ไบต์

// xGyro lsb, xGyro msb, yGyro lsb, yGyro msb, zGyro lsb, zGyro msb

ไบต์ data = ไบต์ใหม่[6];

อุปกรณ์อ่าน (0x02, ข้อมูล, 0, 6);

// แปลงข้อมูล

int xGyro = ((ข้อมูล[1] & 0xFF) * 256 + (ข้อมูล[0] & 0xFF));

ถ้า(xGyro > 32767)

{

xGyro -= 65536;

}

int yGyro = ((ข้อมูล[3] & 0xFF) * 256 + (ข้อมูล[2] & 0xFF));

ถ้า(yGyro > 32767)

{

ไจโร -= 65536;

}

int zGyro = ((ข้อมูล[5] & 0xFF) * 256 + (ข้อมูล[4] & 0xFF));

ถ้า(zGyro > 32767)

{

zGyro -= 65536;

}

// ส่งออกข้อมูลไปที่หน้าจอ

System.out.printf("แกน X ของการหมุน: %d %n", xGyro);

System.out.printf("แกน Y ของการหมุน: %d %n", yGyro);

System.out.printf("แกน Z ของการหมุน: %d %n", zGyro);

}

}

ห้องสมุดที่อำนวยความสะดวกในการสื่อสาร i2c ระหว่างเซ็นเซอร์และบอร์ดคือ pi4j แพ็คเกจต่างๆ I2CBus, I2CDevice และ I2CFactory ช่วยสร้างการเชื่อมต่อ

นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CBus;นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CDevice; นำเข้า com.pi4j.io.i2c. I2CFactory; นำเข้า java.io. IOException;

โค้ดส่วนนี้ทำให้เซ็นเซอร์วัดอัตราเชิงมุมโดยการเขียนคำสั่งที่เกี่ยวข้องโดยใช้ฟังก์ชัน write() จากนั้นข้อมูลจะถูกอ่านโดยใช้ฟังก์ชัน read()

// เลือกการลงทะเบียนช่วง // กำหนดค่าช่วงเต็มขนาด 2000 dps device.write (0x0F, (ไบต์) 0x80); // เลือกแบนด์วิดท์รีจิสเตอร์ // Bandwidth 200 Hz device.write(0x10, (byte)0x04); เธรดการนอนหลับ (500);

// อ่านข้อมูลขนาด 6 ไบต์

// xGyro lsb, xGyro msb, yGyro lsb, yGyro msb, zGyro lsb, zGyro msb ไบต์ data = ไบต์ใหม่[6]; อุปกรณ์อ่าน (0x02, ข้อมูล, 0, 6);

ข้อมูลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์จะถูกแปลงเป็นรูปแบบที่เหมาะสมโดยใช้วิธีต่อไปนี้:

int xGyro = ((ข้อมูล[1] & 0xFF) * 256 + (ข้อมูล[0] & 0xFF)); if(xGyro > 32767) { xGyro -= 65536; } int yGyro = ((ข้อมูล[3] & 0xFF) * 256 + (ข้อมูล[2] & 0xFF)); if(yGyro > 32767) { yGyro -= 65536; } int zGyro = ((ข้อมูล[5] & 0xFF) * 256 + (ข้อมูล[4] & 0xFF)); ถ้า (zGyro > 32767) { zGyro -= 65536; }

เอาต์พุตถูกพิมพ์โดยใช้ฟังก์ชัน System.out.println() ในรูปแบบต่อไปนี้

System.out.println("แกน X ของการหมุน: %d %n", xGyro); System.out.println("แกน Y ของการหมุน: %d %n", yGyro); System.out.println("แกน Z ของการหมุน: %d %n", zGyro);

เอาต์พุตของเซ็นเซอร์แสดงในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 5: การใช้งาน:

BMG160 มีแอพพลิเคชั่นมากมายในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น โทรศัพท์มือถือ อุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างเครื่องกับมนุษย์ โมดูลเซ็นเซอร์นี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับการใช้งานของผู้บริโภค เช่น ระบบป้องกันภาพสั่นไหว (DSC และกล้องโทรศัพท์) เกมและอุปกรณ์ชี้ตำแหน่ง นอกจากนี้ยังใช้ในระบบที่ต้องการการจดจำท่าทางและระบบที่ใช้ในการนำทางภายในอาคาร