การติดตามการเคลื่อนไหวโดยใช้ MPU-6000 และ Raspberry Pi: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

MPU-6000 เป็นเซ็นเซอร์ติดตามการเคลื่อนไหวแบบ 6 แกนซึ่งมีมาตรความเร่งแบบ 3 แกนและไจโรสโคปแบบ 3 แกนฝังอยู่ในนั้น เซ็นเซอร์นี้สามารถติดตามตำแหน่งที่แน่นอนและตำแหน่งของวัตถุในระนาบ 3 มิติได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถใช้ในระบบที่ต้องการการวิเคราะห์ตำแหน่งเพื่อความแม่นยำสูงสุด

ในบทช่วยสอนนี้ แสดงการเชื่อมต่อโมดูลเซ็นเซอร์ MPU-6000 กับ raspberry pi ในการอ่านค่าความเร่งและมุมการหมุน เราใช้ raspberry pi กับอะแดปเตอร์ I2c อะแดปเตอร์ I2C นี้ทำให้การเชื่อมต่อกับโมดูลเซ็นเซอร์ทำได้ง่ายและเชื่อถือได้มากขึ้น

ขั้นตอนที่ 1: ฮาร์ดแวร์ที่จำเป็น:

วัสดุที่เราต้องการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายประกอบด้วยส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ต่อไปนี้:

1. MPU-6000

2. ราสเบอร์รี่ปี่

3. สายเคเบิล I2C

4. I2C Shield สำหรับราสเบอร์รี่ pi

5. สายอีเทอร์เน็ต

ขั้นตอนที่ 2: การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์:

ส่วนการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์โดยทั่วไปจะอธิบายการเชื่อมต่อสายไฟที่จำเป็นระหว่างเซ็นเซอร์และราสเบอร์รี่ pi ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานในขณะที่ทำงานกับระบบใด ๆ สำหรับเอาต์พุตที่ต้องการ ดังนั้น การเชื่อมต่อที่จำเป็นมีดังนี้:

MPU-6000 จะทำงานบน I2C นี่คือตัวอย่างไดอะแกรมการเดินสาย ซึ่งสาธิตวิธีเชื่อมต่อแต่ละอินเทอร์เฟซของเซ็นเซอร์

นอกกรอบ บอร์ดได้รับการกำหนดค่าสำหรับอินเทอร์เฟซ I2C ดังนั้นเราขอแนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อนี้หากคุณไม่เชื่อเรื่องพระเจ้า

สิ่งที่คุณต้องมีคือสี่สาย! ต้องใช้พิน Vcc, Gnd, SCL และ SDA เพียงสี่การเชื่อมต่อเท่านั้น และเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล I2C

การเชื่อมต่อเหล่านี้แสดงให้เห็นในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 3: โค้ดสำหรับการติดตามการเคลื่อนไหว:

ข้อดีของการใช้ raspberry pi คือ ให้ความยืดหยุ่นของภาษาการเขียนโปรแกรมที่คุณต้องการตั้งโปรแกรมบอร์ดเพื่อเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบของบอร์ดนี้ เรากำลังสาธิตการเขียนโปรแกรมในไพ ธ อนที่นี่ Python เป็นหนึ่งในภาษาโปรแกรมที่ง่ายที่สุดพร้อมไวยากรณ์ที่ง่ายที่สุด รหัสหลามสำหรับ MPU-6000 สามารถดาวน์โหลดได้จากชุมชน GitHub ของเราที่ Dcube Store

เพื่อความสะดวกของผู้ใช้ เรากำลังอธิบายรหัสที่นี่ด้วย:

ในขั้นแรกของการเข้ารหัส คุณต้องดาวน์โหลดไลบรารี SMBus ในกรณีของ python เนื่องจากไลบรารีนี้รองรับฟังก์ชันที่ใช้ในโค้ด ดังนั้น หากต้องการดาวน์โหลดห้องสมุด คุณสามารถไปที่ลิงก์ต่อไปนี้:

pypi.python.org/pypi/smbus-cffi/0.5.1

คุณสามารถคัดลอกรหัสการทำงานได้จากที่นี่ด้วย:

นำเข้า smbus

เวลานำเข้า

# รับ I2C busbus = smbus. SMBus(1)

# MPU-6000 ที่อยู่ 0x68 (104)

# เลือกการลงทะเบียนการกำหนดค่าไจโรสโคป 0x1B (27)

# 0x18 (24) ช่วงสเกลเต็ม = 2000 dps

bus.write_byte_data(0x68, 0x1B, 0x18)

# MPU-6000 ที่อยู่ 0x68 (104)

# เลือกการลงทะเบียนการกำหนดค่ามาตรความเร่ง 0x1C (28)

# 0x18(24) ช่วงสเกลเต็ม = +/-16g

bus.write_byte_data(0x68, 0x1C, 0x18)

# MPU-6000 ที่อยู่ 0x68 (104)

# เลือกการลงทะเบียนการจัดการพลังงาน 1, 0x6B (107)

# 0x01(01) PLL พร้อมการอ้างอิง xGyro

bus.write_byte_data(0x68, 0x6B, 0x01)

เวลานอน(0.8)

# MPU-6000 ที่อยู่ 0x68 (104)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังจาก 0x3B (59), 6 ไบต์

# มาตรความเร่ง X-Axis MSB, X-Axis LSB, Y-Axis MSB, Y-Axis LSB, Z-Axis MSB, Z-Axis LSB

ข้อมูล = bus.read_i2c_block_data(0x68, 0x3B, 6)

#แปลงข้อมูล

xAccl = ข้อมูล[0] * 256 + ข้อมูล[1]

ถ้า xAccl > 32767:

xAccl -= 65536

yAccl = ข้อมูล[2] * 256 + ข้อมูล[3]

ถ้า yAccl > 32767:

yAccl -= 65536

zAccl = ข้อมูล[4] * 256 + ข้อมูล[5]

ถ้า zAccl > 32767:

zAccl -= 65536

# MPU-6000 ที่อยู่ 0x68 (104)

# อ่านข้อมูลย้อนหลังตั้งแต่ 0x43 (67), 6 ไบต์

# Gyrometer X-Axis MSB, X-Axis LSB, Y-Axis MSB, แกน Y LSB, Z-Axis MSB, Z-Axis LSB

ข้อมูล = bus.read_i2c_block_data(0x68, 0x43, 6)

#แปลงข้อมูล

xGyro = ข้อมูล[0] * 256 + ข้อมูล[1]

ถ้า xGyro > 32767:

xGyro -= 65536

yGyro = ข้อมูล[2] * 256 + ข้อมูล[3]

ถ้า yGyro > 32767:

ไจโร -= 65536

zGyro = ข้อมูล[4] * 256 + ข้อมูล[5]

ถ้า zGyro > 32767:

zGyro -= 65536

# ส่งออกข้อมูลไปยังหน้าจอ

พิมพ์ "ความเร่งในแกน X: %d" %xAccl

พิมพ์ "ความเร่งในแกน Y: %d" %yAccl

พิมพ์ "ความเร่งในแกน Z: %d" %zAccl

พิมพ์ "แกน X ของการหมุน: %d" %xGyro

พิมพ์ "แกน Y ของการหมุน: %d" %yGyro

พิมพ์ "แกน Z ของการหมุน: %d" %zGyro

รหัสถูกดำเนินการโดยใช้คำสั่งต่อไปนี้:

$> หลาม MPU-6000.py จีที; หลาม MPU-6000.py

เอาต์พุตของเซ็นเซอร์แสดงในภาพด้านบนสำหรับการอ้างอิงของผู้ใช้

ขั้นตอนที่ 4: การใช้งาน:

MPU-6000 เป็นเซ็นเซอร์ติดตามการเคลื่อนไหว ซึ่งพบแอปพลิเคชันในอินเทอร์เฟซการเคลื่อนไหวของสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต ในสมาร์ทโฟนสามารถใช้เซ็นเซอร์เหล่านี้ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น คำสั่งท่าทางสัมผัสสำหรับแอปพลิเคชันและการควบคุมโทรศัพท์ การเล่นเกมที่ได้รับการปรับปรุง เพิ่มความเป็นจริงยิ่งขึ้น การจับภาพและการดูภาพถ่ายพาโนรามา และระบบนำทางสำหรับคนเดินเท้าและในรถยนต์ เทคโนโลยี MotionTracking สามารถแปลงโทรศัพท์เคลื่อนที่และแท็บเล็ตให้เป็นอุปกรณ์อัจฉริยะ 3 มิติที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ ตั้งแต่การตรวจสุขภาพและฟิตเนส ไปจนถึงบริการตามตำแหน่ง