Arduino Nano: Akcelerometr Żyroskop Kompas Czujnik MPU9250 I2C Z Visuino: 11 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-13 06:58

MPU9250 to jeden z najbardziej zaawansowanych obecnie dostępnych czujników połączonych akcelerometrów, żyroskopów i kompasów. Posiadają wiele zaawansowanych funkcji, w tym filtrowanie dolnoprzepustowe, wykrywanie ruchu, a nawet programowalny, wyspecjalizowany procesor. Mając jednak prawie 130 rejestrów, z wieloma ustawieniami, bardzo trudno jest z nimi pracować z kodu.

Kilka tygodni temu GearBest był na tyle miły, że podarował moduł MPU9250 sponsorowi, dodając dla niego obsługę w Visuino. Zajęło to 2 tygodnie ciężkiej pracy, ale na koniec nie tylko zaimplementowałem obsługę MPU9250, ale dodałem też konwerter Acceleration To Angle, Complementary (pierwszego i drugiego rzędu) oraz filtry Kalmana, które można z nim wykorzystać do poprawy precyzja.

Jest to pierwszy Instructable dotyczący nowej obsługi MPU9250 w Visuino i pokazuje, jak łatwo jest go używać z Visuino. W poniższych instrukcjach pokażę, jak korzystać z konwertera przyspieszenia do kąta, filtrów komplementarnych i Kalmana i uzyskać naprawdę dobre wyniki z modułu czujnika.

Krok 1: Komponenty

1. Jedna płytka kompatybilna z Arduino (używam Arduino Nano, bo mam jedną, ale każda inna będzie w porządku)
2. Jeden moduł czujnika MPU9250 (w moim przypadku hojnie podarowany przez GearBest)
3. 4 przewody połączeniowe żeńsko-żeńskie

Krok 2: Podłącz kompas żyroskopowy akcelerometru MPU9250 do Arduino

1. Podłącz zasilanie 5 V VCC (czerwony przewód), uziemienie (czarny przewód), SDA (zielony przewód) i SCL (żółty przewód) do modułu MPU9250 (Zdjęcie 1)
2. Podłącz drugi koniec przewodu uziemiającego (czarny przewód) do styku uziemiającego płyty Arduino (zdjęcie 2)
3. Podłącz drugi koniec przewodu zasilającego 5 V VCC (czerwony przewód) do pinu zasilania 5 V płyty Arduino (zdjęcie 2)
4. Podłącz drugi koniec przewodu SDA (zielony przewód) do SDA/pinu analogowego 4 płyty Arduino Nano (zdjęcie 2)
5. Podłącz drugi koniec przewodu SCL (żółty przewód) do SCL/pinu analogowego 5 płyty Arduino Nano (zdjęcie 2)
6. Zdjęcie 3 pokazuje, gdzie są uziemienie, zasilanie 5 V, pin 4 SDA/analogowy i pin 5 SCL/analogowy, piny Arduino Nano

Krok 3: Uruchom Visuino i wybierz typ płytki Arduino

Aby rozpocząć programowanie Arduino, musisz mieć zainstalowane Arduino IDE stąd:

Upewnij się, że zainstalowałeś 1.6.7 lub nowszy, w przeciwnym razie ta instrukcja nie będzie działać!

Visuino: https://www.visuino.com również musi być zainstalowane.

1. Uruchom Visuino, jak pokazano na pierwszym obrazku
2. Kliknij przycisk „Narzędzia” na komponencie Arduino (Zdjęcie 1) w Visuino
3. Gdy pojawi się okno dialogowe, wybierz Arduino Nano, jak pokazano na Zdjęciu 2

Krok 4: W Visuino: Dodaj i podłącz komponent MPU9250

1. Wpisz „mpu” w polu Filter w przyborniku komponentów, a następnie wybierz komponent „Accelerometer Gyroscope Compass MPU9250 I2C” (Zdjęcie 1) i upuść go w obszarze projektowania (Zdjęcie 2)
2. Podłącz pin "Out" komponentu AccelerometerGyroscopeCompass1 do pinu "In" kanału I2C komponentu Arduino (Zdjęcie 3)

Krok 5: W Visuino: Dodaj i połącz komponent pakietu

Aby przesłać wszystkie dane kanałów przez port szeregowy z Arduino, możemy użyć komponentu Packet do spakowania kanałów razem i wyświetlenia ich w Scope and Gauges w Visuino:

1. Wpisz „pakiet” w polu Filtr przybornika komponentów, a następnie wybierz komponent „Pakiet” (Zdjęcie 1) i upuść go w obszarze projektowym
2. Podłącz pin wyjściowy "Out" komponentu Packet1 do pinu wejściowego "In" kanału "Serial[0]" komponentu "Arduino" (Zdjęcie 2)

Krok 6: W Visuino: Dodaj 7 binarnych elementów analogowych do komponentu pakietu i określ ich nazwy

1. Kliknij przycisk „Narzędzia” komponentu Packet1 (Zdjęcie 1)
2. W edytorze „Elements” wybierz element „Binary Analog”, a następnie kliknij przycisk „+” (Zdjęcie 2), aby dodać element Analog
3. W Inspektorze obiektów ustaw właściwość "Name" elementu analogowego na "Compass(X)" (Rysunek 3)
4. W edytorze „Elements” wybierz element „Binary Analog” po prawej stronie, a następnie kliknij przycisk „+” po lewej stronie, aby dodać kolejny element Analog
5. W Inspektorze obiektów ustaw właściwość "Nazwa" nowego elementu analogowego na "Kompas(Y)" (Rysunek 4)
6. W edytorze „Elements” wybierz element „Binary Analog” po prawej stronie, a następnie kliknij przycisk „+” po lewej stronie, aby dodać kolejny element Analog
7. W Inspektorze obiektów ustaw właściwość "Name" nowego elementu analogowego na "Compass(Z)" (Rysunek 5)
8. Powtórz te same kroki, aby dodać 7 kolejnych binarnych elementów analogowych o nazwach "Accelerometer(X)", "Accelerometer(Y)", "Accelerometer(Z)", "Gyroscope(X)", "Gyroscope(Y)", "Gyroscope(Z)” i „Termometr” (Zdjęcie 6)

Krok 7: W Visuino: Skonfiguruj wizualizację elementu pakietu dla termometru

Visuino domyślnie może wyświetlać elementy analogowe z komponentu pakietu w miernikach. Miło jest jednak wyświetlać temperaturę w termometrze. Visuino umożliwia dostosowanie sposobu wyświetlania elementów analogowych.

1. W edytorze elementów wybierz ostatni element analogowy o nazwie „Termometr” (zdjęcie 1)
2. W Inspektorze obiektów wybierz właściwość „Instrument” i kliknij przycisk „Strzałka w dół” obok jej wartości (Rysunek 1)
3. Z rozwijanego menu wybierz „Termometr” (Zdjęcie 2)
4. W Inspektorze obiektów rozwiń właściwość „Instrument”, a następnie podwłaściwość „Skala” (Rysunek 3)
5. W Inspektorze obiektów ustaw wartość podwłaściwości "Auto" w "Skala" na False (Zdjęcie 3) To wyłączy automatyczne skalowanie termometru
6. W Inspektorze obiektów ustaw podwłaściwość "Max" dla "Skala" na 100 (Zdjęcie 4) Spowoduje to skonfigurowanie termometru tak, aby miał skalę od 0 do 100

Krok 8: W Visuino: Określ unikalny nagłówek pakietu

Aby mieć pewność, że Visuino odnajdzie punkt początkowy pakietu, musimy mieć unikalny nagłówek. Komponent Packet używa specjalnego algorytmu, aby zapewnić, że znacznik nagłówka nie pojawi się w danych.

1. Wybierz składnik Packet1 (Zdjęcie 1)
2. W Inspektorze obiektów rozwiń właściwość "Head Marker" (Zdjęcie 1)
3. W Inspektorze obiektów kliknij przycisk „…” (Zdjęcie 1)
4. W edytorze Bytes wpisz kilka liczb, na przykład 55 55 (Zdjęcie 2)
5. Kliknij przycisk OK, aby potwierdzić i zamknąć edytor

Krok 9: W Visuino: Podłącz komponent MPU9250 do elementów komponentu pakietu

1. Kliknij pole „Out” zawierające styki „Kompasu” komponentu AccelerometerGyroscopeCompass1, aby rozpocząć łączenie wszystkich pinów Out jednocześnie (Zdjęcie 1)
2. Najedź myszką na pin "In" elementu "Elements. Compass(X)" komponentu Packet1. Visuino automatycznie rozłoży przewody tak, aby prawidłowo połączyły się z resztą pinów (Zdjęcie 1)
3. Kliknij w polu „Out” zawierającym szpilki „Accelerometer” komponentu AccelerometerGyroscopeCompass1, aby rozpocząć łączenie wszystkich pinów Out jednocześnie (Zdjęcie 2)
4. Najedź myszką na pin "In" elementu "Elements. Accelerometer(X)" komponentu Packet1. Visuino automatycznie rozłoży przewody tak, aby prawidłowo połączyły się z resztą pinów (Zdjęcie 2)
5. Kliknij pole „Out” zawierające szpilki „żyroskopu” komponentu AccelerometerGyroscopeCompass1, aby rozpocząć łączenie wszystkich pinów Out jednocześnie (Zdjęcie 3)
6. Najedź myszką na pin "In" elementu "Elements. Gyroscope(X)" komponentu Packet1. Visuino automatycznie rozłoży przewody tak, aby prawidłowo połączyły się z resztą pinów (Zdjęcie 3)
7. Połącz pin "Out" "Termometru" komponentu AccelerometerGyroscopeCompass1 z pinem "In" pinu wejściowego "Elements. Thermometer" komponentu Packet1 (Zdjęcie 4)

Krok 10: Wygeneruj, skompiluj i prześlij kod Arduino

1. W Visuino naciśnij F9 lub kliknij przycisk pokazany na Zdjęciu 1, aby wygenerować kod Arduino i otworzyć Arduino IDE
2. W Arduino IDE kliknij przycisk Prześlij, aby skompilować i przesłać kod (Zdjęcie 2)

Krok 11: I graj…

1. W Visuino wybierz ComPort, a następnie kliknij rozwijane pole „Format:” i wybierz Packet1 (Rysunek 1)
2. Kliknij przycisk „Połącz” (Zdjęcie 1)
3. Jeśli wybierzesz zakładkę "Zakres", zobaczysz zakres wykreślający wartości X, Y, Z z akcelerometru, żyroskopu i kompasu, a także temperaturę w czasie (Zdjęcie 2)
4. Jeśli wybierzesz zakładkę "Przyrządy", zobaczysz termometr i wskaźniki pokazujące te same informacje (Zdjęcie 3)

Podłączony i działający akcelerometr MPU9250, żyroskop i czujnik kompasu można zobaczyć na Zdjęciu 4.

Gratulacje! Stworzyłeś projekt pomiarowy akcelerometru, żyroskopu i kompasu MPU9250 w Arduino, z instrumentami wizualnymi.

Na Zdjęciu 5 widać pełny schemat Visuino.

Dołączony jest również projekt Visuino, który stworzyłem dla tego Instructable. Możesz go pobrać i otworzyć w Visuino: