nRF I2C LSM6DS3TR-C
I2Cの理解のために、センサから値を読む事をしてみる。
【回路】
nRFの勉強に、正規のDKをつかわず、XAIOで勉強しているのだが、メリットの一つはSeeed Seeed Studio XIAO nRF52840 Senseを購入していると、6軸慣性センサ(IMU)がすでに搭載されている。型番は以下のLSM6DS3TR-Cである事がわかる。
https://wiki.seeedstudio.com/XIAO_BLE/
でどのピンに接続されているかは、回路図を見てみるとわかる。
https://files.seeedstudio.com/wiki/XIAO-BLE/Seeed-Studio-XIAO-nRF52840-Sense-v1.1.pdf
過去に作っているTemplateからnRF_logでシリアルに文字列が出力ができるプロジェクトをテンプレートにするため、フォルダーをmyprojectsの下にでもコピーして名前を変更する。
ダブルクリックしてSESで立ち上げる。
I2Cのアドレス
SDO/SA0 ピン（１番ピン）は。デバイスアドレスの下位ビットを変更するために使用されるSDO/SA0ピンが電源電圧に接続されている場合 LSbは'1'（アドレス1101011b）、SDO/SA0ピンがグランドに接続されている場合 LSbは'0'（アドレス1101010b）。
XAIOのSENSEの場合は、SDO/SA0ピンはGNDに接続されているのでアドレス1101010bになる。これは2進数８ビットで表現すると6A。
ヘッダーファイルと変数
まず、#includeしている所に、
//To use I2C
#include "nrf_drv_twi.h"
と6D＿PWRのラベル のついているP1.08のピンを電源のONーOFFに使うので、
//To use GPIO
#include "nrf_gpio.h"
とヘッダーファイルを追加する。
/*************************************************/
//user definition
/*************************************************/
static const nrf_drv_twi_t m_twi =NRF_DRV_TWI_INSTANCE(1);
m_twi という名前でインスタンスを定義。
使う定数や変数の定義をする。
// I2C Address of LSM6DS3TR which embedded in XAIO
#define LSM6DS3TR_ADDRESS 0x6A
#define LSM6DS3TR_PWR 40 // P1.08
uint8_t I2C_sendData;
uint8_t I2C_reciveData;
I2C初期化関数
I2Cの初期設定の関数を作る。
6Aとかえってくる。
まずは動かしてみる。FIFO経由でデータ取得ではなく直接レジスタから読み取る。
最後の角速度は正負の値が入るので"u"の無いintで定義。
書き込み関数の定義
レジスタに命令を送る際は、行先のレジスタ、次いで書き込む内容を順に送ってやる。
簡単に取り扱えるように関数を定義した。
void LSM6DS3TR_Write(uint8_t reg, uint8_t data) {
uint8_t dt[2];
dt[0] = reg;
dt[1] = data;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &dt[0], 2, false);
}
コントロールレジスタの記載
LSM6DS3TR_Write(0x11,0b01011000);
これをさっきIDを表示させた後に追記する。（mainの中、whileの外の上）
0x11のレジスタに、0b01011000を書き込む事になる。
最初の４ビットで動作の設定をする。
なんHzの応答をさせるか？といいう事になるが、あまり早くとっても仕方がい（I2Cの転送が400kHzしかないので、16ビットを送るにはさらに割り算して・・となると）と考えて、normalとあるし、0101の208kHzの設定にしている。（特に理由はなく最適化して最終的には決める）
次がの２ビットがフルスケールをどの値にするか？”10”の1000dpsを選択した。
125dpsと選択する時に１にする。1000dpsを選択しているのでゼロ、
最後のビットはゼロで固定。最後の２ビットは00。これで8ビット分。
while の中を以下にする。
while (true)
{
I2C_TX_buffer[0]=0x22;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
XL=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x23;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
XH=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x24;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
YL=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x25;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
YH=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x26;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
ZL=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x27;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
ZH=I2C_RX_buffer;
X_rot= (XH<<8)|XL;
Y_rot= (YH<<8)|YL;
Z_rot= (ZH<<8)|ZL;
NRF_LOG_INFO("Xg:%d, Yg:%d, Zg:%d",X_rot,Y_rot,Z_rot);
//NRF_LOG_INFO("X:" NRF_LOG_FLOAT_MARKER "", NRF_LOG_FLOAT(X_rot));
NRF_LOG_FLUSH();
//nrf_delay_ms(500);
}
レジストリの値を読む時は、読みたいレジストリのアドレスをまず送り、返ってくる値を読み取る。
例えば、ｘ軸の角速度。0x22と0x23のレジストリから値を読む。
それぞれ、下位ビット８ビット分、上位ビット８ビット分なので、
X_rot= (XH<<8)|XL;
として、上位ビット側の8ビットシフトさせて論理和をとり16ビットにしてやる。
Ｙ軸、Ｚ軸に関しても同様の処理をしてやる。
無事に動いていれば、出力が得られるはず・・・
ArduinoIDEのシリアルプロッタを使って表示させている。
Z軸はブレッドボードにに刺した状態で
図の方向にのみ回転させて素早くもとに戻した時の角速度を示している。正になるのは右ネジの法則の方向が正の値を返してくる。
Y方向についてもできるだけY方向のみを回して元に戻した時の波形。
同様にｘ方向のみ
加速度センサー
コントロールレジスタの記載
LSM6DS3TR_Write(0x10,0b01011000);
これをさっき角速度の設定を行った所の後に追記する。
0x10のレジスタに、0b01011000を書き込む事になる。マニュアルを見ると
これもnormalの208Hzに設定する場合は、0101を選択する。（ここいらどれがよいか億わからん。最適化の範疇で、電力消費を見ながら目的が達成できるか？とかで選択していく事になるんだろう）
次２ビットが、フルレンジでどれだけの加速度を測定するか？まずは00にしてみる。
残り２ビット。LPF_BW_SELは、デジタルバンド幅のセレクションと書いてある。
CTRL8_XL (17h)で設定するフィルタを有効なら１、無効なら０といった所だろう。0にしておいて、後で違いを見る。
最後は、1.67kHz以上の時に有効なもので、バンド幅を決めるらしい。ここもゼロ。
よって0b01010000
読み取りは角速度と同様にして、0x28から順にXL、XH・・・
実際に読み取りのコードを進める。変数に、
int16_t X_acc,Y_acc,Z_acc;//<--signed integer type
を足す。
whileの中の先ほどの角速度のX_rot,Y_rot,Z_rotの計算の後に以下を足して、NRF_LOGで出力できるようにしてやる。
I2C_TX_buffer[0]=0x28;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
XL=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x29;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
XH=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x2a;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
YL=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x2b;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
YH=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x2c;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
ZL=I2C_RX_buffer;
I2C_TX_buffer[0]=0x2d;
nrf_drv_twi_tx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_TX_buffer[0], 1, false);
nrf_drv_twi_rx(&m_twi, LSM6DS3TR_ADDRESS, &I2C_RX_buffer,1);
ZH=I2C_RX_buffer;
X_acc= (XH<<8)|XL;
Y_acc= (YH<<8)|YL;
Z_acc= (ZH<<8)|ZL;
NRF_LOG_INFO("Xg:%d, Yg:%d, Zg:%d, Xa:%d, Ya:%d, Za:%d",X_rot,Y_rot,Z_rot,X_acc,Y_acc,Z_acc);
//NRF_LOG_INFO("X:" NRF_LOG_FLOAT_MARKER "", NRF_LOG_FLOAT(X_rot));
NRF_LOG_FLUSH();
//nrf_delay_ms(500);
上手く出力されていると上のようになる。Z軸は、重力が働いているので正の値17000ぐらいの値を返してくる。
手でもっているので揺れるが、基板を180度ひっくり返してやるとZだけがマイナスの-17000付近の値を返してくる。
無論、基板を垂直に立てると違う軸の値が大きくなるのが確認できるはず。
実際の何Gに換算する事も可能だがほとんどのアプリケーションではあまり重要ではないのでこのままとしてある。
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