智能手機(jī)加速度計(jì)內(nèi)部：帶有NuttX RTOS的PinePhone

當(dāng)我們將手機(jī)從縱向傾斜到橫向時，我們的手機(jī)就是這樣知道的！

讀取加速度計(jì)

最后，讓我們編寫一個程序來讀取和解釋加速度計(jì)數(shù)據(jù)。

我們首先聲明MPU-6050 加速度計(jì)數(shù)據(jù)格式：hello_main.c

/* MPU-6050 Accelerometer Data Format
 * (14 bytes, big-endian)
 * Based on NuttX Kernel: https://github.com/apache/nuttx/blob/master/drivers/sensors/mpu60x0.c#L218-L233 */
struct sensor_data_s
{
  int16_t x_accel;  /* Accelerometer X */
  int16_t y_accel;  /* Accelerometer Y */
  int16_t z_accel;  /* Accelerometer Z */
  int16_t temp;     /* Temperature */
  int16_t x_gyro;   /* Gyroscope X */
  int16_t y_gyro;   /* Gyroscope Y */
  int16_t z_gyro;   /* Gyroscope Z */
};

接下來我們打開加速度計(jì).../dev/imu0

/* Open the MPU-6050 Accelerometer for reading */
int fd = open("/dev/imu0", O_RDONLY);
assert(fd > 0);  /* Check that it exists */

我們從加速度計(jì)中讀取了14 個字節(jié)的數(shù)據(jù)……

/* Accelerometer Data will have 14 bytes */
struct sensor_data_s data;
assert(sizeof(data) == 14);  /* We expect to read 14 bytes */

/* Read the Accelerometer Data (14 bytes) */
int bytes_read = read(fd, &data, sizeof(data));
assert(bytes_read == sizeof(data));  /* We expect 14 bytes read */

但是加速度計(jì)數(shù)據(jù)是Big-Endian Format。我們?yōu)?PinePhone 轉(zhuǎn)換為Little-Endian 格式...

/* Flip the bytes from Big-Endian to Little-Endian for PinePhone.
 * ntohs() is explained here: https://developer.ibm.com/articles/au-endianc/ */
int16_t x_accel = ntohs(data.x_accel);
int16_t y_accel = ntohs(data.y_accel);
int16_t z_accel = ntohs(data.z_accel);
int16_t temp    = ntohs(data.temp);
int16_t x_gyro  = ntohs(data.x_gyro);
int16_t y_gyro  = ntohs(data.y_gyro);
int16_t z_gyro  = ntohs(data.z_gyro);

最后我們打印轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并關(guān)閉加速度計(jì)......

/* Print the Accelerometer Data */
printf("Accelerometer X: %d\n", x_accel);
printf("Accelerometer Y: %d\n", y_accel);
printf("Accelerometer Z: %d\n", z_accel);
printf("Temperature:     %d\n", temp);
printf("Gyroscope X:     %d\n", x_gyro);
printf("Gyroscope Y:     %d\n", y_gyro);
printf("Gyroscope Z:     %d\n", z_gyro);

/* Close the Accelerometer */
close(fd);

要在 PinePhone 上運(yùn)行它，請?jiān)谖覀兊挠?jì)算機(jī)上查找此源文件...

apps/examples/hello/hello_main.c

通過以下內(nèi)容覆蓋該文件的內(nèi)容：hello_main.c

為 PinePhone 重建 NuttX RTOS...

make

cp nuttx.bin Image

rm -f Image.gz

gzip Image

按照前面的說明復(fù)制到 PinePhone microSD 卡。在 PinePhone 上啟動 microSD 卡并輸入：Image.gzhello

當(dāng) PinePhone 處于Portrait Orientation時，我們會看到類似...

nsh> hello
Accelerometer X: 4137
Accelerometer Y: -97
Accelerometer Z: 208
Temperature: -1500
Gyroscope X: -29
Gyroscope Y: 66
Gyroscope Z: 12

當(dāng)我們將 PinePhone 旋轉(zhuǎn)到Landscape Orientation時，Accelerometer X 和 Y 值會發(fā)生顯著變化......

nsh> hello
Accelerometer X: -143
Accelerometer Y: -4007
Accelerometer Z: -443

是的，我們的程序已經(jīng)成功讀取了 PinePhone 加速度計(jì)！

（非常感謝Filipe Cavalcanti啟發(fā)了本教程！）

進(jìn)一步閱讀

要了解更多關(guān)于PinePhone 的 NuttX RTOS ...

• “用于 PinePhone 的 NuttX RTOS：它是什么？”

MPU-6050 在微控制器上也能正常工作……

• “在 Tiva TM4C 上使用 NuttX 獲取加速度計(jì)數(shù)據(jù)”

MPU-6050實(shí)際上是一個組合加速度計(jì)和陀螺儀...

• InvenSense MPU-6050 數(shù)據(jù)表
• “加速度計(jì)與陀螺儀傳感器”

我們可以計(jì)算傾斜角嗎？它在 3D 空間中變得復(fù)雜，請查看三角函數(shù)公式...

• “如何使用三軸加速度計(jì)進(jìn)行傾斜感測”
• “使用三軸加速度計(jì)進(jìn)行傾斜感測”

附錄：MPU-6050驅(qū)動

MPU-6050 Driver是如何在NuttX Kernel中啟動的？

啟動時，NuttX Kernel在PinePhone Bringup Function pinephone_bringup中啟動MPU-6050 Driver ，并在/dev/imu0注冊驅(qū)動：pinephone_bringup.c

/* To register the IMU Driver for MPU-6050 Accelerometer at Port TWI1... */

/* Init the Power Management Integrated Circuit */
ret = pinephone_pmic_init();

/* Wait 15 milliseconds for power supply and power-on init */
up_mdelay(15);

/* Allocate the IMU Driver struct */
mpu_config = kmm_zalloc(sizeof(struct mpu_config_s));
mpu_config->i2c  = i2c1;
mpu_config->addr = 0x68;

/* Register the IMU Driver at /dev/imu0 */
mpu60x0_register("/dev/imu0", mpu_config);

（mpu60x0_register在 MPU-6050 驅(qū)動中定義）

( pinephone_pmic_init來自PinePhone電源管理集成電路的驅(qū)動)

什么？i2c1

i2c1是 Allwinner A64 SoC 上的第二個 I2C 端口，連接到 MPU-6050 加速度計(jì)。（PinePhone 原理圖，第 12 頁）

Allwinner A64 上的 I2C 端口被命名為 TWI0，TWI1，... 所以i2c1實(shí)際上是Allwinner A64 上的端口 TWI1 ： pinephone_bringup.c

/* Initialize TWI1 as I2C Bus 1 */
i2c1 = a64_i2cbus_initialize(i2c1_bus);

/* Register I2C Driver for I2C Bus 1 at TWI1 */
ret = i2c_register(i2c1, i2c1_bus);

（TWI表示“雙線接口”）

（a64_i2cbus_initialize定義在 Allwinner A64 I2C Driver 中）

這是什么 PMIC？

啟動時，NuttX Kernel 會初始化 PinePhone 的電源管理集成電路 (PMIC) ，然后再啟動 MPU-6050 Driver: pinephone_bringup.c

/* To register the IMU Driver for MPU-6050 Accelerometer at Port TWI1... */

/* Init the Power Management Integrated Circuit */
ret = pinephone_pmic_init();

/* Omitted: Start the IMU Driver at /dev/imu0 */

（pinephone_pmic_init來自 PMIC 驅(qū)動程序）

這是因?yàn)?MPU-6050 加速度計(jì)由 PinePhone 的 PMIC：X-Powers AXP803 供電。（PinePhone 原理圖，第 3 頁，DLDO1）

X-Powers AXP803 上的DLDO1 電源為PinePhone 上的 I2C 傳感器供電，包括 MPU-6050 加速度計(jì)。

（更多關(guān)于 DLDO1）

附錄：MPU-6050 介紹

我們?nèi)绾未_定 X 軸指向 PinePhone 的頂部邊緣？Y 軸指向左邊緣？

根據(jù)PinePhone Component List， MPU-6050 Accelerometer 的標(biāo)簽為U1202 。

從PinePhone 主板底部布局來看， U1202 在圖的左上角。這意味著加速度計(jì)位于PinePhone 的左上角。（從正面看時）

U1202 有一個小圓圈，朝向PinePhone 的左下邊緣。

當(dāng)我們參考InvenSense MPU-6050 數(shù)據(jù)表（第 21 頁）時，我們得出結(jié)論...

• X軸：指向PinePhone 的頂部邊緣
• Y軸：指向PinePhone 的左邊緣
• Z軸：指向PinePhone后蓋