RK3568 android11 调试陀螺仪模块 MPU-6500

news2024/11/18 11:40:36

一，MPU6500功能介绍

1.简介

MPU6500是一款由TDK生产的运动/惯性传感器，属于惯性测量设备（IMU）的一种。MPU6500集成了3轴加速度计、3轴陀螺仪和一个板载数字运动处理器（DMP），能够提供6轴的运动数据。这些数据包括加速度和角速度，分别对应于x, y, z轴。

MPU6500的接口类型包括I2C和SPI，支持数字输出。它可以通过I2C或SPI接口与单片机或其他电子设备进行通信，以获取设备的状态和数据。此外，MPU6500还支持SPI通信模式，这使得其在某些应用中更为灵活。

2.性能与应用

性能方面，MPU6500具有较高的功耗效率和较小的封装尺寸，实现了业内领先的消费类陀螺仪性能。它还在加速计噪声、偏置和灵敏度方面进行了重大改进，进一步提升了其实用性和可靠性。

MPU6500被广泛应用于多种应用程序中，如飞控系统、机器人、可穿戴设备等，特别是在需要高精度运动数据的场合。例如，有报道提到，大疆精灵3的飞控IMU就是采用了InvenSense的MPU6500芯片，显示出其在实际应用中的广泛适用性和良好性能。

总的来说，MPU6500是一款功能强大且性价比高的MEMS运动跟踪设备，适用于各种需要精确运动数据的应用场景。
在这里插入图片描述

二，dts配置

pmu6500通过I2C与CPU连接，使用I2C触摸的接口（VCC,GND,SCL,SDA,INT）。
在这里插入图片描述

&i2c1 {
        status = "okay";

        mpu6500_acc: mpu_acc@68 {
                compatible = "mpu6500_acc";// 与mpu6500_acc.c定义匹配
                reg = <0x68>;
                irq-gpio = <&gpio0 RK_PB5 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;//中断脚
                irq_enable = <0>;
                poll_delay_ms = <30>;
                type = <SENSOR_TYPE_ACCEL>;//传感器类型
                layout = <5>;
        };
 
        mpu6500_gyro: mpu_gyro@68 {
                compatible = "mpu6500_gyro";//与mpu6500_gyro.c定义匹配
                reg = <0x68>;
                poll_delay_ms = <30>;
                type = <SENSOR_TYPE_GYROSCOPE>;//传感器类型
                layout = <5>;
        };
};

三，驱动文件配置

1.源程序

kernel/drivers/input/sensors/accel/mpu6500_acc.c
kernel/drivers/input/sensors/gyro/mpu6500_gyro.c

mpu6500_acc.c是g-sensor驱动用来系统转屏，另外一个mpu6500_gyro.c是陀螺仪驱动。

2.内核中加载驱动

CONFIG_MPU6500_ACC=y
CONFIG_GYRO_MPU6500=y

3.内核日志信息

编译内核烧录镜可看到以下打印日志，则说明驱动加载成功并识别到设备。

rk3568:/ # dmesg | grep mpu6500
[    2.792117] gsensor_mpu6500 1-0068: sensor_register_device: mpu6500_acc, id = 29
[    2.792143] i2c i2c-1: sensor_probe: mpu6500_acc,00000000271b25e0
[    2.792190] gsensor_mpu6500 1-0068: sensor_chip_init:mpu6500_acc:devid=0x0,ops=0x000000007868205c
[    2.988057] gsensor_mpu6500 1-0068: sensor_irq_init:use polling,delay=30 ms
[    2.988177] gsensor_mpu6500 1-0068: sensor_misc_device_register:miscdevice: mma8452_daemon
[    2.988188] gsensor_mpu6500 1-0068: sensor_probe:initialized ok,sensor name:mpu6500_acc,type:2,id=29\x0a
[    5.148660] gyro_mpu6500 1-0068-1: sensor_register_device: mpu6500_gyro, id = 58
[    5.148676] i2c i2c-1: sensor_probe: mpu6500_gyro,0000000057dfc117
[    5.148703] gyro_mpu6500 1-0068-1: sensor_chip_init:mpu6500_gyro:devid=0x0,ops=0x000000000c6bf3bd
[    5.231839] gyro_mpu6500 1-0068-1: sensor_irq_init:use polling,delay=30 ms
[    5.232065] gyro_mpu6500 1-0068-1: sensor_misc_device_register:miscdevice: gyrosensor
[    5.232090] gyro_mpu6500 1-0068-1: sensor_probe:initialized ok,sensor name:mpu6500_gyro,type:4,id=58\x0a
[   26.143380] gsensor_mpu6500 1-0068: set sensor poll time to 66ms
[   26.227813] gsensor_mpu6500 1-0068: sensor on: starting poll sensor data 62ms

四，系统配置

1.Android 中的 sensor 相关宏配置

需要修改Android编译设备配置，添加加速度计和陀螺仪的支持。
BoardConfig.mk中：

BOARD_GRAVITY_SENSOR_SUPPORT := true
BOARD_COMPASS_SENSOR_SUPPORT := false
BOARD_GYROSCOPE_SENSOR_SUPPORT := true
BOARD_PROXIMITY_SENSOR_SUPPORT := false
BOARD_LIGHT_SENSOR_SUPPORT := false
BOARD_PRESSURE_SENSOR_SUPPORT := false
BOARD_TEMPERATURE_SENSOR_SUPPORT := false
BOARD_USB_HOST_SUPPORT := true

支持哪些类型的 sensor，如果没有，要配置成 false，否则 vts 和 cts 测试会失败。

2.启用自动旋转功能，加速度计旋转功能

frameworks/base/core/res/res/values/config.xml：
<bool name="config_supportAutoRotation">true</bool>

frameworks/base/packages/SettingsProvider/res/values/defaults.xml：
<bool name="def_accelerometer_rotation">true</bool>

3.编译烧录

编译固件烧录后，正常情况下MPU-6500已经调试完成，进入系统打开设置--显示--自动旋转屏幕,此时转动陀螺仪，系统方向会跟随陀螺仪的方向转动。

加速度和陀螺仪测试：
使用Sensor Sense软件来测试传感器的数据：
在这里插入图片描述
重力变化测试，翻转传感器模块，可看到重力曲线随之变化。

五，调试

1.查看input设备

cat /proc/bus/input/devices

在这里插入图片描述

2.Gsensor 和 gyro 的校准

命令行校准方法，保持机器水平静止放置，输入以下命令校准：

#Gsensor
echo 1 > /sys/class/sensor_class/accel_calibration
#GYRO
echo 1 > /sys/class/sensor_class/gyro_calibration

查看校准值：

cat /sys/class/sensor_class/accel_calibration
cat /sys/class/sensor_class/gyro_calibration

如果无法查看校准值，则说明校准失败，可以打印 kernel log 确定失败原因。校准成功后，校准的值会保存到 nand 或 emmc 的 vendor storage 里面，不会被擦除，开机自动生效。

六，遇到的问题

1.方向不对

理论上x，y，z 3个轴的数据都在± 9.8之间变化。机器完全平放的状态x，y轴接近0，z轴接近9.8。
如果发现方向不对，可以在驱动文件mpu6500_acc.c中交换x，y，z 3个轴的数据。

static int gsensor_report_value(struct i2c_client *client, struct sensor_axis *axis)
{
        struct sensor_private_data *sensor =
            (struct sensor_private_data *) i2c_get_clientdata(client);
            
         if (sensor->status_cur == SENSOR_ON) {
                 /* Report acceleration sensor information */
                 input_report_abs(sensor->input_dev, ABS_X, axis->x);
                 input_report_abs(sensor->input_dev, ABS_Y, axis->y);
                 input_report_abs(sensor->input_dev, ABS_Z, axis->z);
                 input_sync(sensor->input_dev);
         }
 
         return 0;
 }
  1. 这段代码是一个函数gyro_report_value，用于向输入子系统报告陀螺仪（gyroscope）传感器的数值。

函数接受两个参数：一个是指向i2c_client结构的指针client，另一个是指向sensor_axis结构的指针axis，sensor_axis结构可能包含了三轴的数值（x、y、z）。
函数通过i2c_get_clientdata(client)获取与i2c_client结构相关联的私有数据结构sensor_private_data的指针sensor。
函数检查sensor结构中的status_cur字段是否等于SENSOR_ON。如果当前传感器状态为开启状态，就会执行以下操作：
a. 使用input_report_rel函数向输入设备报告陀螺仪的x轴数值，并将其存储在ABS_RX中。
b. 使用input_report_rel函数向输入设备报告陀螺仪的y轴数值，并将其存储在ABS_RY中。
c. 使用input_report_rel函数向输入设备报告陀螺仪的z轴数值，并将其存储在ABS_RZ中。
最后，调用input_sync函数将所有报告的输入事件同步到输入设备。

  1. 例如要将X轴和Z轴数据对换后再进行input上报，可以在调用input_report_rel函数之前交换axis->x和axis->z的值。
static int gyro_report_value(struct i2c_client *client, struct sensor_axis *axis)
{
    struct sensor_private_data *sensor = (struct sensor_private_data *)i2c_get_clientdata(client);

    if (sensor->status_cur == SENSOR_ON) {
        /* Swap X and Z axis values */
        int temp = axis->x;
        axis->x = axis->z;
        axis->z = temp;

        /* Report gyro sensor information with swapped X and Z axis values */
        input_report_rel(sensor->input_dev, ABS_RX, axis->x);
        input_report_rel(sensor->input_dev, ABS_RY, axis->y);
        input_report_rel(sensor->input_dev, ABS_RZ, axis->z);

        input_sync(sensor->input_dev);
    }

    return 0;
}

这样就实现了将X轴和Z轴数据对换后再进行input上报的功能。

2.luncher主界面不旋转

在luncher主界面下不能旋转，但在其他应用中可以旋转（比如“资源管理器”“设置”“计算器”）。
可参考如下修改：

$SDK/frameworks/base# git diff
diff --git a/core/res/res/values/config.xml b/core/res/res/values/config.xml
index 970e63b11f37..398e1ea3c6df 100644
--- a/core/res/res/values/config.xml
+++ b/core/res/res/values/config.xml
@@ -570,7 +570,7 @@

     <!-- If true, the screen can be rotated via the accelerometer in all 4
          rotations as the default behavior. -->
-    <bool name="config_allowAllRotations">false</bool>
+    <bool name="config_allowAllRotations">true</bool>

     <!-- If true, the direction rotation is applied to get to an application's requested
          orientation is reversed.  Normally, the model is that landscape is

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