BMI160 6DOF (гироскоп, акселерометр)

Общие сведения

BMI160 — датчик движения от Bosch: трёхосевой акселерометр и трёхосевой гироскоп в одной микросхеме (6DOF). Акселерометр показывает, как плата наклонена и с каким ускорением её трясут, гироскоп — как быстро она поворачивается. Из этих данных собирают балансирующих роботов, стабилизаторы, шагомеры и пульты, которые управляют наклоном руки.

Плата фиолетовая, все 12 выводов подписаны с обратной стороны. Стабилизатор на 3,3 В уже стоит на плате, поэтому её питают от 5 В Arduino через вывод VIN. Две гребёнки в комплекте, их нужно припаять.

Характеристики

• Микросхема: Bosch BMI160;
• Акселерометр: ±2, ±4, ±8 или ±16 g, 16 бит;
• Гироскоп: ±125, ±250, ±500, ±1000 или ±2000 °/с, 16 бит;
• Интерфейс: I2C (адрес 0x68 или 0x69) или SPI;
• Питание платы: 5 В на VIN или 3,3 В на 3V3.

Цифры взяты из даташита Bosch на BMI160.

Выводы

• VIN, 3V3, GND — питание: 5 В на VIN или 3,3 В на 3V3, одно из двух;
• SCL и SDA — шина I2C (в режиме SPI — тактовый сигнал и данные);
• SAO — выбирает адрес на шине I2C: 0x68 или 0x69;
• CS — выбор микросхемы для SPI, при работе по I2C его не подключают;
• INT1 и INT2 — выходы прерываний, например «готовы новые данные» или «обнаружен удар»;
• OCS, SCX, SDX — дополнительный интерфейс для внешнего магнитометра, для обычной работы не нужны.

Подключение к Arduino по I2C

Скетч обходится без сторонних библиотек. Он сам ищет датчик по адресам 0x68 и 0x69, включает акселерометр и гироскоп и пять раз в секунду выводит ускорение в g и скорость поворота в градусах в секунду. Регистры и коэффициенты взяты из даташита: после включения акселерометр стоит на диапазоне ±2 g (16384 единицы на 1 g), гироскоп — на ±2000 °/с (16,4 единицы на 1 °/с).

#include <Wire.h>

uint8_t addr = 0;                         // адрес найдём сами: 0x68 или 0x69

uint8_t readReg(uint8_t reg) {
  Wire.beginTransmission(addr);
  Wire.write(reg);
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(addr, (uint8_t)1);
  return Wire.read();
}

void writeReg(uint8_t reg, uint8_t val) {
  Wire.beginTransmission(addr);
  Wire.write(reg);
  Wire.write(val);
  Wire.endTransmission();
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  for (uint8_t a = 0x68; a <= 0x69 && addr == 0; a++) {
    addr = a;
    if (readReg(0x00) != 0xD1) addr = 0;  // в регистре 0x00 у BMI160 всегда 0xD1
  }
  if (addr == 0) { Serial.println("BMI160 не найден"); while (true); }
  Serial.print("BMI160 найден, адрес 0x");
  Serial.println(addr, HEX);
  writeReg(0x7E, 0x11); delay(10);        // акселерометр — в рабочий режим
  writeReg(0x7E, 0x15); delay(100);       // гироскоп — в рабочий режим, ему нужно до 55 мс
}

void loop() {
  Wire.beginTransmission(addr);
  Wire.write(0x0C);                       // с 0x0C идут гироскоп X, Y, Z, затем акселерометр X, Y, Z
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(addr, (uint8_t)12);
  int16_t v[6];
  for (int i = 0; i < 6; i++) {
    uint8_t lo = Wire.read();
    uint8_t hi = Wire.read();
    v[i] = (int16_t)((hi << 8) | lo);
  }
  Serial.print("g: ");
  for (int i = 3; i < 6; i++) { Serial.print(v[i] / 16384.0, 2); Serial.print(' '); }
  Serial.print("  град/с: ");
  for (int i = 0; i < 3; i++) { Serial.print(v[i] / 16.4, 1); Serial.print(' '); }
  Serial.println();
  delay(200);
}

Положите плату ровно и откройте монитор порта на скорости 9600: по оси Z акселерометр покажет около 1 g (это сила тяжести), по X и Y — около нуля.

Если что-то не так

• «BMI160 не найден» — проверьте, не перепутаны ли SDA и SCL и припаяны ли гребёнки. Без пайки контакт в отверстиях то есть, то нет.
• Гироскоп в покое показывает не ноль — это смещение нуля. Перед работой посчитайте среднее за пару секунд неподвижности и вычитайте его.
• Угол, посчитанный только по гироскопу, со временем уплывает, а только по акселерометру — дрожит. Для устойчивого угла их объединяют фильтром, например комплементарным или Madgwick.

Комплектация

• 1× плата BMI160;
• 2× гребёнка (на 7 и 5 выводов).