이 매뉴얼은 주식회사 제이케이이엠씨(JK EMC) 에 의해서 번역, 수정, 작성 되었고 소유권 또한
주 식회사 제이케이이엠씨(JK EMC)의 것입니다. 소유권자의 허가를 받지 않고 무단으로 수정, 삭제하거나 배포 할 수 없습니다.

 

 

MPU9250 3축 자이로,가속도,지자기 GY-9250 3.3/5V  레귤레이터 내장형 센서 메뉴얼


  * Update history

- 2016.8.3 : 프로세싱 코드 추가
- 2016.7.15 : 초기 Release


 
1. MPU9250 센서 소개
2. 아 두이노와 같이 사용하기
    2.1 센서 회로도및 외곽 치수
    2.2 아두이노 UNO R3 배선도
    2.3 아두이노 스케치 코드
3. 프로세싱을 이용해서 3차원 그래픽 표시
    3.1 프로세싱 설치 하기
    3.2 아두이노 UNO R3 배선도
    3.3 아두이노 스케치 코드
    3.4 프로세싱 코드



 

1. MPU9250 센서 소개

MPU9250은 MPU6050세서의 후속으로 가속도와 자이로센서, AK8963 지자기 센거가 1개의 센서에 모두 포함하고 있는 9DOF(Degrees of Freedom) 센서이다. MPU9250은 I2C (Inter Integrated Circuit) 통신 프로토콜을 통해서 데이터를 추출 할 수 있다. 모듈 내부에 전원 레률레이터를 포함하고 있어 3.3V ~ 5V 전원을 모두 사용할 수 있다.

1.1 자이로 센서
     센서값 입력 범위를 ±250, ±500, ±1000, ±2000°/sec 단위로 조정이 가능하고 16bit ADC를 내장하고 있다.

1.2 가속도 센서
     ±2g, ±4g, ±8g, ±16g 단위로 조정이 가능하고 16bit ADC를 내장하고 있다.

1.3 지자기 센서
     3축 실리콘 모놀리식(단일 암석 사용) 회로를 사용하였다.
     13bit로 값을 출력하며 각 0.3uT의 분해능, 최대 측정은 ±1200uT

2. 아두이노와 같이 사용하기

2.1 센서 회로도및 외곽 치수

(1) MPU9250 센서 회로도
     - MPU9250 PDF 회로도 다운로드
     - MPU9250 데이터시트 다운로드(http://www.invensense.com)
     - MPU9250 데이터시트 다운로드(http://www.jkelec.co.kr)
     - MPU9250 DXF 캐드 파일 다운로드

mpu9250

(2) MPU9250 센서 외곽(mm단위) 치수

      atmega128

2.2 아두이노 UNO R3 배선도

(1) 아두이노 UNO R3와 연결해서 가속도, 자이로 센터 데이터 출력 하기
      이번 예제에서는 인터럽트를 사용하지 않기 때문에 INT핀을 연결할 필요는 없다. 본 제품은 내부에 회로적으로 3.3V전원 레듈레이터와 I2C 레벨쉬프터를 내장하고 있어서 5.0V와 3.3V 에서 모두 사용이 가능 하다. STM32, 라즈베리파이 등과 같이 3.3V 전원을 사용하는 프로세서에서 사용할 경우에는 VCC 대신에 3.3V 핀을 통해서 전원을 바로 연결해 주면 된다.


     - Fritzing 파일 다운로드

mpu9250

 



2.3 아두이노 스케치 코드

단순히 센서의 데이터를 시리얼 데이터로 출력하는 예제 이다.

(1) 아두이노 스케치 코드
     - MPU9250 raw 데이터 표시 스캐치 파일 다운로드

#include "Wire.h"
// I2Cdev and MPU9250 must be installed as libraries, or else the .cpp/.h files
// for both classes must be in the include path of your project
#include "I2Cdev.h"
#include "MPU9250.h"
// class default I2C address is 0x68
// specific I2C addresses may be passed as a parameter here
// AD0 low = 0x68 (default for InvenSense evaluation board)
// AD0 high = 0x69
MPU9250 accelgyro;
I2Cdev I2C_M;
uint8_t buffer_m[6];
int16_t ax, ay, az;
int16_t gx, gy, gz;
int16_t mx, my, mz;
float heading;
float tiltheading;
float Axyz[3];
float Gxyz[3];
float Mxyz[3];
#define sample_num_mdate 5000
volatile float mx_sample[3];
volatile float my_sample[3];
volatile float mz_sample[3];
static float mx_centre = 0;
static float my_centre = 0;
static float mz_centre = 0;
volatile int mx_max = 0;
volatile int my_max = 0;
volatile int mz_max = 0;
volatile int mx_min = 0;
volatile int my_min = 0;
volatile int mz_min = 0;
float temperature;
float pressure;
float atm;
float altitude;
void setup()
{
// join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
Wire.begin();
// initialize serial communication
// (38400 chosen because it works as well at 8MHz as it does at 16MHz, but
// it's really up to you depending on your project)
Serial.begin(9600);
// initialize device
Serial.println("Initializing I2C devices...");
accelgyro.initialize();
// verify connection
Serial.println("Testing device connections...");
Serial.println(accelgyro.testConnection() ? "MPU9250 connection successful" : "MPU9250 connection failed");
delay(1000);
Serial.println(" ");
// Mxyz_init_calibrated ();
}
void loop()
{
getAccel_Data();
getGyro_Data();
getCompassDate_calibrated(); // compass data has been calibrated here
getHeading(); //before we use this function we should run 'getCompassDate_calibrated()' frist, so that we can get calibrated data ,then we can get correct angle .
getTiltHeading();
Serial.println("calibration parameter: ");
Serial.print(mx_centre);
Serial.print(" ");
Serial.print(my_centre);
Serial.print(" ");
Serial.println(mz_centre);
Serial.println(" ");
Serial.println("Acceleration(g) of X,Y,Z:");
Serial.print(Axyz[0]);
Serial.print(",");
Serial.print(Axyz[1]);
Serial.print(",");
Serial.println(Axyz[2]);
Serial.println("Gyro(degress/s) of X,Y,Z:");
Serial.print(Gxyz[0]);
Serial.print(",");
Serial.print(Gxyz[1]);
Serial.print(",");
Serial.println(Gxyz[2]);
Serial.println("Compass Value of X,Y,Z:");
Serial.print(Mxyz[0]);
Serial.print(",");
Serial.print(Mxyz[1]);
Serial.print(",");
Serial.println(Mxyz[2]);
Serial.println("The clockwise angle between the magnetic north and X-Axis:");
Serial.print(heading);
Serial.println(" ");
Serial.println("The clockwise angle between the magnetic north and the projection of the positive X-Axis in the horizontal plane:");
Serial.println(tiltheading);
Serial.println(" ");
Serial.println();
delay(1000);
}
void getHeading(void)
{
heading = 180 * atan2(Mxyz[1], Mxyz[0]) / PI;
if (heading < 0) heading += 360;
}
void getTiltHeading(void)
{
float pitch = asin(-Axyz[0]);
float roll = asin(Axyz[1] / cos(pitch));
float xh = Mxyz[0] * cos(pitch) + Mxyz[2] * sin(pitch);
float yh = Mxyz[0] * sin(roll) * sin(pitch) + Mxyz[1] * cos(roll) - Mxyz[2] * sin(roll) * cos(pitch);
float zh = -Mxyz[0] * cos(roll) * sin(pitch) + Mxyz[1] * sin(roll) + Mxyz[2] * cos(roll) * cos(pitch);
tiltheading = 180 * atan2(yh, xh) / PI;
if (yh < 0) tiltheading += 360;
}
void Mxyz_init_calibrated ()
{
Serial.println(F("Before using 9DOF,we need to calibrate the compass frist,It will takes about 2 minutes."));
Serial.print(" ");
Serial.println(F("During calibratting ,you should rotate and turn the 9DOF all the time within 2 minutes."));
Serial.print(" ");
Serial.println(F("If you are ready ,please sent a command data 'ready' to start sample and calibrate."));
while (!Serial.find("ready"));
Serial.println(" ");
Serial.println("ready");
Serial.println("Sample starting......");
Serial.println("waiting ......");
get_calibration_Data ();
Serial.println(" ");
Serial.println("compass calibration parameter ");
Serial.print(mx_centre);
Serial.print(" ");
Serial.print(my_centre);
Serial.print(" ");
Serial.println(mz_centre);
Serial.println(" ");
}
void get_calibration_Data ()
{
for (int i = 0; i < sample_num_mdate; i++)
{
get_one_sample_date_mxyz();
/*
Serial.print(mx_sample[2]);
Serial.print(" ");
Serial.print(my_sample[2]); //you can see the sample data here .
Serial.print(" ");
Serial.println(mz_sample[2]);
*/
if (mx_sample[2] >= mx_sample[1])mx_sample[1] = mx_sample[2];
if (my_sample[2] >= my_sample[1])my_sample[1] = my_sample[2]; //find max value
if (mz_sample[2] >= mz_sample[1])mz_sample[1] = mz_sample[2];
if (mx_sample[2] <= mx_sample[0])mx_sample[0] = mx_sample[2];
if (my_sample[2] <= my_sample[0])my_sample[0] = my_sample[2]; //find min value
if (mz_sample[2] <= mz_sample[0])mz_sample[0] = mz_sample[2];
}
mx_max = mx_sample[1];
my_max = my_sample[1];
mz_max = mz_sample[1];
mx_min = mx_sample[0];
my_min = my_sample[0];
mz_min = mz_sample[0];
mx_centre = (mx_max + mx_min) / 2;
my_centre = (my_max + my_min) / 2;
mz_centre = (mz_max + mz_min) / 2;
}
void get_one_sample_date_mxyz()
{
getCompass_Data();
mx_sample[2] = Mxyz[0];
my_sample[2] = Mxyz[1];
mz_sample[2] = Mxyz[2];
}
void getAccel_Data(void)
{
accelgyro.getMotion9(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz, &mx, &my, &mz);
Axyz[0] = (double) ax / 16384;
Axyz[1] = (double) ay / 16384;
Axyz[2] = (double) az / 16384;
}
void getGyro_Data(void)
{
accelgyro.getMotion9(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz, &mx, &my, &mz);
Gxyz[0] = (double) gx * 250 / 32768;
Gxyz[1] = (double) gy * 250 / 32768;
Gxyz[2] = (double) gz * 250 / 32768;
}
void getCompass_Data(void)
{
I2C_M.writeByte(MPU9150_RA_MAG_ADDRESS, 0x0A, 0x01); //enable the magnetometer
delay(10);
I2C_M.readBytes(MPU9150_RA_MAG_ADDRESS, MPU9150_RA_MAG_XOUT_L, 6, buffer_m);
mx = ((int16_t)(buffer_m[1]) << 8) | buffer_m[0] ;
my = ((int16_t)(buffer_m[3]) << 8) | buffer_m[2] ;
mz = ((int16_t)(buffer_m[5]) << 8) | buffer_m[4] ;
Mxyz[0] = (double) mx * 1200 / 4096;
Mxyz[1] = (double) my * 1200 / 4096;
Mxyz[2] = (double) mz * 1200 / 4096;
}
void getCompassDate_calibrated ()
{
getCompass_Data();
Mxyz[0] = Mxyz[0] - mx_centre;
Mxyz[1] = Mxyz[1] - my_centre;
Mxyz[2] = Mxyz[2] - mz_centre;
}

MPU9250의 Slave Address는 기본적으로 0x68이고 본 제품에서도 AD0핀이 회로적으로 풀 다운 되어있다. 만약 MPU9250의 AD0핀을 풀업(VCC 3.3V 에 연결)을 시킨다면 Slave Address를 0x69로 수정 하여야 한다.

#define MPU9250_I2C_ADDRESS 0x68

MPU9250을 아두이노나 다른 마이크로 프로세서에서 동시에 2개를 사용해야 한다면 1개는 풀다운 그대로 사용을 하고 나머지 한개를 풀업 시켜서 Slave Address를 다르게 해서 사용을 하면 된다.

(2) 실행 결과 
MPU9250과의 I2C 통신 상태를 검사하고 가속도, 자이로, 온도 값을 반복해서 보여준다.

mpu9250

본 메뉴얼의 아두이노 코드는 아래 https://github.com/Seeed-Studio/IMU_10DOF 의 내용을 참조하여 작성 하였다.

3. 프로세싱을 이용해서 3차원 그래픽 표시

3.1 프로세싱 설치 하기

아두이노를 이용해서 센서에서 데이터를 추출해서 시리얼 데이터로 출력을 해서 데이터 값을 확인을 쉽게 할 수 있었다. 그렇다면 텍스트 데이터가 아니라 조금더 시각적인 표현 방법이 없을까? 그것도 아주 쉽게.. 
프로세싱을 이용하면 아두이노 스케치 코드를 입력하듯이 아주 쉽게 시각적인 표현이 가능하다. 우선 프로세싱 개발 환경을 설치하는것부터 해보자.

(1) 프로세싱 설치
      - 프로세싱 개발환경 설치 하기(새창)
(2) 3D 라이브러리 설치
      - 이번 예제를 실행시키기 위해서는 toxiclibs 라이브러리가 필요하다.
      - https://bitbucket.org/postspectacular/toxiclibs/downloads/ 에서 다운로드 받을수 있고 본 예제에서는 toxiclibs-complete-0020.zip 버전을 사용하였다.
      - toxiclibs 파일 다운로드(www.jkelec.co.kr 에서도 다운로드 받을 수 있다.)
      - 라이브러리 설치 위치는 프로세싱에서 "파일/환경 설정" 을 보면
        mpu6050

       "스케치 폴더 위치" 를 지정하는 항목이 있다.

        mpu6050

       "스케치 폴더 위치/libraries" 폴더에 다운로드 받은 toxiclibs-complete-0020.zip 압축 파일을 해제해서 넣어 놓으면 된다. 라이브러리를 새로 설치하고 나면 프로세싱 프로그램을 종료하고 다시 시작해야 적용이 완료 된다.

        mpu6050

        toxiclib 라이브러리가 모두 설치된 화면이다. 위 그림에서 json4processing 라이브러리는 본 예제를 실행 하는데는 필요하지 않다. 여기 까지 프로세싱 코드 실행을 위한 모든 준비가 되었다. 프로세싱코드는 MPUP9250 모듈에서 출력하는 데이터를 시리얼(RS232) 통신을 통해서 입력을 받아 데이터를 처리 하도록 되어 있다. 이제 아두이노와 MPU9250 모듈을 이용해서 프로세싱에서 처리 하기 위한 데이터 출력을 해보자.

3.2 아두이노 UNO R3 배선도

이전 예제 에서는 MPU9250의 INT 핀을 사용하지 않았는데 이번 예제에서는 아두이노에서 인터럽트를 사용하고 있기 때문에 INT핀을 아두이노의 D2핀에 연결을 해주었다. 나머지 배선도는 이전 예제와 동일하다.

mpu6050

3.3 아두이노 스케치 코드

(1) 아두이노 프로세싱 코드
프로세싱 코드에서 한가지 주의 해야할 사항은 처리 속도를 빠르게 하기 위해서 시리통 통신의 속도를 115200bps 로 설정을 하였다. 그렇기 때문에 아두이노의 시리얼 모니터창에서도 동일한 통신속도를 맞추어 주어야 한다.

     - MPU9250 아두이노, 프로세싱 스캐치 파일 다운로드


// I2C device class (I2Cdev) demonstration Arduino sketch for MPU9250 class using DMP (MotionApps v2.0)
// 6/21/2012 by Jeff Rowberg <jeff@rowberg.net>
// Updates should (hopefully) always be available at https://github.com/jrowberg/i2cdevlib
//
// Changelog:
// 2013-05-08 - added seamless Fastwire support
// - added note about gyro calibration
// 2012-06-21 - added note about Arduino 1.0.1 + Leonardo compatibility error
// 2012-06-20 - improved FIFO overflow handling and simplified read process
// 2012-06-19 - completely rearranged DMP initialization code and simplification
// 2012-06-13 - pull gyro and accel data from FIFO packet instead of reading directly
// 2012-06-09 - fix broken FIFO read sequence and change interrupt detection to RISING
// 2012-06-05 - add gravity-compensated initial reference frame acceleration output
// - add 3D math helper file to DMP6 example sketch
// - add Euler output and Yaw/Pitch/Roll output formats
// 2012-06-04 - remove accel offset clearing for better results (thanks Sungon Lee)
// 2012-06-01 - fixed gyro sensitivity to be 2000 deg/sec instead of 250
// 2012-05-30 - basic DMP initialization working
/* ============================================
I2Cdev device library code is placed under the MIT license
Copyright (c) 2012 Jeff Rowberg
Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
in the Software without restriction, including without limitation the rights
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
furnished to do so, subject to the following conditions:
The above copyright notice and this permission notice shall be included in
all copies or substantial portions of the Software.
THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
THE SOFTWARE.
===============================================
*/
// I2Cdev and MPU9250 must be installed as libraries, or else the .cpp/.h files
// for both classes must be in the include path of your project
#include "I2Cdev.h"
#include "MPU9250_9Axis_MotionApps41.h"
//#include "MPU9250.h" // not necessary if using MotionApps include file
// Arduino Wire library is required if I2Cdev I2CDEV_ARDUINO_WIRE implementation
// is used in I2Cdev.h
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
#include "Wire.h"
#endif
// class default I2C address is 0x68
// specific I2C addresses may be passed as a parameter here
// AD0 low = 0x68 (default for SparkFun breakout and InvenSense evaluation board)
// AD0 high = 0x69
MPU9250 mpu;
//MPU9250 mpu(0x69); // <-- use for AD0 high
/* =========================================================================
NOTE: In addition to connection 3.3v, GND, SDA, and SCL, this sketch
depends on the MPU-9250's INT pin being connected to the Arduino's
external interrupt #0 pin. On the Arduino Uno and Mega 2560, this is
digital I/O pin 2.
* ========================================================================= */
/* =========================================================================
NOTE: Arduino v1.0.1 with the Leonardo board generates a compile error
when using Serial.write(buf, len). The Teapot output uses this method.
The solution requires a modification to the Arduino USBAPI.h file, which
is fortunately simple, but annoying. This will be fixed in the next IDE
release. For more info, see these links:
http://arduino.cc/forum/index.php/topic,109987.0.html
http://code.google.com/p/arduino/issues/detail?id=958
* ========================================================================= */
// uncomment "OUTPUT_READABLE_QUATERNION" if you want to see the actual
// quaternion components in a [w, x, y, z] format (not best for parsing
// on a remote host such as Processing or something though)
//#define OUTPUT_READABLE_QUATERNION
// uncomment "OUTPUT_READABLE_EULER" if you want to see Euler angles
// (in degrees) calculated from the quaternions coming from the FIFO.
// Note that Euler angles suffer from gimbal lock (for more info, see
// http://en.wikipedia.org/wiki/Gimbal_lock)
//#define OUTPUT_READABLE_EULER
// uncomment "OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL" if you want to see the yaw/
// pitch/roll angles (in degrees) calculated from the quaternions coming
// from the FIFO. Note this also requires gravity vector calculations.
// Also note that yaw/pitch/roll angles suffer from gimbal lock (for
// more info, see: http://en.wikipedia.org/wiki/Gimbal_lock)
#define OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL
// uncomment "OUTPUT_READABLE_REALACCEL" if you want to see acceleration
// components with gravity removed. This acceleration reference frame is
// not compensated for orientation, so +X is always +X according to the
// sensor, just without the effects of gravity. If you want acceleration
// compensated for orientation, us OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL instead.
//#define OUTPUT_READABLE_REALACCEL
// uncomment "OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL" if you want to see acceleration
// components with gravity removed and adjusted for the world frame of
// reference (yaw is relative to initial orientation, since no magnetometer
// is present in this case). Could be quite handy in some cases.
//#define OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL
// uncomment "OUTPUT_TEAPOT" if you want output that matches the
// format used for the InvenSense teapot demo
#define OUTPUT_TEAPOT // processing
#define INTERRUPT_PIN 2 // use pin 2 on Arduino Uno & most boards
#define LED_PIN 13 // (Arduino is 13, Teensy is 11, Teensy++ is 6)
bool blinkState = false;
// MPU control/status vars
bool dmpReady = false; // set true if DMP init was successful
uint8_t mpuIntStatus; // holds actual interrupt status byte from MPU
uint8_t devStatus; // return status after each device operation (0 = success, !0 = error)
uint16_t packetSize; // expected DMP packet size (default is 42 bytes)
uint16_t fifoCount; // count of all bytes currently in FIFO
uint8_t fifoBuffer[64]; // FIFO storage buffer
// orientation/motion vars
Quaternion q; // [w, x, y, z] quaternion container
VectorInt16 aa; // [x, y, z] accel sensor measurements
VectorInt16 aaReal; // [x, y, z] gravity-free accel sensor measurements
VectorInt16 aaWorld; // [x, y, z] world-frame accel sensor measurements
VectorFloat gravity; // [x, y, z] gravity vector
float euler[3]; // [psi, theta, phi] Euler angle container
float ypr[3]; // [yaw, pitch, roll] yaw/pitch/roll container and gravity vector
// packet structure for InvenSense teapot demo
uint8_t teapotPacket[14] = { '$', 0x02, 0,0, 0,0, 0,0, 0,0, 0x00, 0x00, '\r', '\n' };
// ================================================================
// === INTERRUPT DETECTION ROUTINE ===
// ================================================================
volatile bool mpuInterrupt = false; // indicates whether MPU interrupt pin has gone high
void dmpDataReady() {
mpuInterrupt = true;
}
// ================================================================
// === INITIAL SETUP ===
// ================================================================
void setup() {
// join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
Wire.begin();
Wire.setClock(400000); // 400kHz I2C clock. Comment this line if having compilation difficulties
#elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE
Fastwire::setup(400, true);
#endif
// initialize serial communication
// (115200 chosen because it is required for Teapot Demo output, but it's
// really up to you depending on your project)
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for Leonardo enumeration, others continue immediately
// NOTE: 8MHz or slower host processors, like the Teensy @ 3.3v or Ardunio
// Pro Mini running at 3.3v, cannot handle this baud rate reliably due to
// the baud timing being too misaligned with processor ticks. You must use
// 38400 or slower in these cases, or use some kind of external separate
// crystal solution for the UART timer.
// initialize device
Serial.println(F("Initializing I2C devices..."));
mpu.initialize();
pinMode(INTERRUPT_PIN, INPUT);
// verify connection
Serial.println(F("Testing device connections..."));
Serial.println(mpu.testConnection() ? F("MPU9250 connection successful") : F("MPU9250 connection failed"));
// wait for ready
//Serial.println(F("\nSend any character to begin DMP programming and demo: "));
//while (Serial.available() && Serial.read()); // empty buffer
//while (!Serial.available()); // wait for data
//while (Serial.available() && Serial.read()); // empty buffer again
// load and configure the DMP
Serial.println(F("Initializing DMP..."));
devStatus = mpu.dmpInitialize();
// supply your own gyro offsets here, scaled for min sensitivity
mpu.setXGyroOffset(220);
mpu.setYGyroOffset(76);
mpu.setZGyroOffset(-85);
mpu.setZAccelOffset(1788); // 1688 factory default for my test chip
// make sure it worked (returns 0 if so)
if (devStatus == 0) {
// turn on the DMP, now that it's ready
Serial.println(F("Enabling DMP..."));
mpu.setDMPEnabled(true);
// enable Arduino interrupt detection
Serial.println(F("Enabling interrupt detection (Arduino external interrupt 0)..."));
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(INTERRUPT_PIN), dmpDataReady, RISING);
mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();
// set our DMP Ready flag so the main loop() function knows it's okay to use it
Serial.println(F("DMP ready! Waiting for first interrupt..."));
dmpReady = true;
// get expected DMP packet size for later comparison
packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize();
} else {
// ERROR!
// 1 = initial memory load failed
// 2 = DMP configuration updates failed
// (if it's going to break, usually the code will be 1)
Serial.print(F("DMP Initialization failed (code "));
Serial.print(devStatus);
Serial.println(F(")"));
}
// configure LED for output
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}
// ================================================================
// === MAIN PROGRAM LOOP ===
// ================================================================
void loop() {
// if programming failed, don't try to do anything
if (!dmpReady) return;
// wait for MPU interrupt or extra packet(s) available
while (!mpuInterrupt && fifoCount < packetSize) {
// other program behavior stuff here
// .
// .
// .
// if you are really paranoid you can frequently test in between other
// stuff to see if mpuInterrupt is true, and if so, "break;" from the
// while() loop to immediately process the MPU data
// .
// .
// .
}
// reset interrupt flag and get INT_STATUS byte
mpuInterrupt = false;
mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();
// get current FIFO count
fifoCount = mpu.getFIFOCount();
// check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient)
if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) {
// reset so we can continue cleanly
mpu.resetFIFO();
Serial.println(F("FIFO overflow!"));
// otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently)
} else if (mpuIntStatus & 0x02) {
// wait for correct available data length, should be a VERY short wait
while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount();
// read a packet from FIFO
mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize);
// track FIFO count here in case there is > 1 packet available
// (this lets us immediately read more without waiting for an interrupt)
fifoCount -= packetSize;
#ifdef OUTPUT_READABLE_QUATERNION
// display quaternion values in easy matrix form: w x y z
mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
Serial.print("quat\t");
Serial.print(q.w);
Serial.print("\t");
Serial.print(q.x);
Serial.print("\t");
Serial.print(q.y);
Serial.print("\t");
Serial.println(q.z);
#endif
#ifdef OUTPUT_READABLE_EULER
// display Euler angles in degrees
mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
mpu.dmpGetEuler(euler, &q);
Serial.print("euler\t");
Serial.print(euler[0] * 180/M_PI);
Serial.print("\t");
Serial.print(euler[1] * 180/M_PI);
Serial.print("\t");
Serial.println(euler[2] * 180/M_PI);
#endif
#ifdef OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL
// display Euler angles in degrees
mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);
Serial.print("ypr\t");
Serial.print(ypr[0] * 180/M_PI);
Serial.print("\t");
Serial.print(ypr[1] * 180/M_PI);
Serial.print("\t");
Serial.println(ypr[2] * 180/M_PI);
#endif
#ifdef OUTPUT_READABLE_REALACCEL
// display real acceleration, adjusted to remove gravity
mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
mpu.dmpGetAccel(&aa, fifoBuffer);
mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
mpu.dmpGetLinearAccel(&aaReal, &aa, &gravity);
Serial.print("areal\t");
Serial.print(aaReal.x);
Serial.print("\t");
Serial.print(aaReal.y);
Serial.print("\t");
Serial.println(aaReal.z);
#endif
#ifdef OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL
// display initial world-frame acceleration, adjusted to remove gravity
// and rotated based on known orientation from quaternion
mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
mpu.dmpGetAccel(&aa, fifoBuffer);
mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
mpu.dmpGetLinearAccel(&aaReal, &aa, &gravity);
mpu.dmpGetLinearAccelInWorld(&aaWorld, &aaReal, &q);
Serial.print("aworld\t");
Serial.print(aaWorld.x);
Serial.print("\t");
Serial.print(aaWorld.y);
Serial.print("\t");
Serial.println(aaWorld.z);
#endif
#ifdef OUTPUT_TEAPOT
// display quaternion values in InvenSense Teapot demo format:
teapotPacket[2] = fifoBuffer[0];
teapotPacket[3] = fifoBuffer[1];
teapotPacket[4] = fifoBuffer[4];
teapotPacket[5] = fifoBuffer[5];
teapotPacket[6] = fifoBuffer[8];
teapotPacket[7] = fifoBuffer[9];
teapotPacket[8] = fifoBuffer[12];
teapotPacket[9] = fifoBuffer[13];
Serial.write(teapotPacket, 14);
teapotPacket[11]++; // packetCount, loops at 0xFF on purpose
#endif
// blink LED to indicate activity
blinkState = !blinkState;
digitalWrite(LED_PIN, blinkState);
}
}

(2) 실행 결과

mpu6050

아두이노 시리얼 모니터창에서 반드시 보드레이트(Baudate)를  115200 으로 수정 해야 한다. 그렇지 않으면 시리얼 모니터 창에 아무런 데이터가 표시되지 않거나 잘못된 데이터가 표시될 것이다. 프로세싱 데이터를 처리하기 위한 데이터 이므로 데이터를 바로 판독하기는 어렵다. 데이터가 올바르게 표시되는것을 확인 하였다면 프로세싱에서 동일한 시리얼포트를 사용해야 하기 때문에 아두이노 시리얼 모니텅 창을 닫도록 하자.

3.4 프로세싱 코드

프로세싱 코드에서 한가지 주의 해야할 사항은 시리얼 포트를 각자의 환경에 맞추어서 수정을 해주어야 한다는 것이다.
아래 프로세싱 코드에서 "[0]" 의 0이라는 숫자는 장치관리자에서 COM포트의 번호가 아니라 포트의 순서라는것에 주의 해야 한다.

mpu6050

위의 장치관리자 화면에서 예를 든다면 다음과 같다.

String portName = Serial.list()[0]; // --> COM31
String portName = Serial.list()[1]; // --> COM5

프로세싱 코드를 실행할때 테스트하는 PC의 COM 포트 상태에 따라서 "Serial.list()[0]" 의 숫자를 바꾸어 주어야 한다.

(1) 프로세싱 코드

// I2C device class (I2Cdev) demonstration Processing sketch for MPU6050 DMP output
// 6/20/2012 by Jeff Rowberg <jeff@rowberg.net>
// Updates should (hopefully) always be available at https://github.com/jrowberg/i2cdevlib
//
// Changelog:
// 2012-06-20 - initial release
/* ============================================
I2Cdev device library code is placed under the MIT license
Copyright (c) 2012 Jeff Rowberg
Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
in the Software without restriction, including without limitation the rights
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
furnished to do so, subject to the following conditions:
The above copyright notice and this permission notice shall be included in
all copies or substantial portions of the Software.
THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
THE SOFTWARE.
===============================================
*/
import processing.serial.*;
import processing.opengl.*;
import toxi.geom.*;
import toxi.processing.*;
// NOTE: requires ToxicLibs to be installed in order to run properly.
// 1. Download from http://toxiclibs.org/downloads
// 2. Extract into [userdir]/Processing/libraries
// (location may be different on Mac/Linux)
// 3. Run and bask in awesomeness
ToxiclibsSupport gfx;
Serial port; // The serial port
char[] teapotPacket = new char[14]; // InvenSense Teapot packet
int serialCount = 0; // current packet byte position
int synced = 0;
int interval = 0;
float[] q = new float[4];
Quaternion quat = new Quaternion(1, 0, 0, 0);
float[] gravity = new float[3];
float[] euler = new float[3];
float[] ypr = new float[3];
void setup() {
// 300px square viewport using OpenGL rendering
size(300, 300, OPENGL);
gfx = new ToxiclibsSupport(this);
// setup lights and antialiasing
lights();
smooth();
// display serial port list for debugging/clarity
println(Serial.list());
// get the first available port (use EITHER this OR the specific port code below)
String portName = Serial.list()[0];
// get a specific serial port (use EITHER this OR the first-available code above)
//String portName = "COM4";
// open the serial port
port = new Serial(this, portName, 115200);
// send single character to trigger DMP init/start
// (expected by MPU6050_DMP6 example Arduino sketch)
port.write('r');
}
void draw() {
if (millis() - interval > 1000) {
// resend single character to trigger DMP init/start
// in case the MPU is halted/reset while applet is running
port.write('r');
interval = millis();
}
// black background
background(0);
// translate everything to the middle of the viewport
pushMatrix();
translate(width / 2, height / 2);
// 3-step rotation from yaw/pitch/roll angles (gimbal lock!)
// ...and other weirdness I haven't figured out yet
//rotateY(-ypr[0]);
//rotateZ(-ypr[1]);
//rotateX(-ypr[2]);
// toxiclibs direct angle/axis rotation from quaternion (NO gimbal lock!)
// (axis order [1, 3, 2] and inversion [-1, +1, +1] is a consequence of
// different coordinate system orientation assumptions between Processing
// and InvenSense DMP)
float[] axis = quat.toAxisAngle();
rotate(axis[0], -axis[1], axis[3], axis[2]);
// draw main body in red
fill(255, 0, 0, 200);
box(10, 10, 200);
// draw front-facing tip in blue
fill(0, 0, 255, 200);
pushMatrix();
translate(0, 0, -120);
rotateX(PI/2);
drawCylinder(0, 20, 20, 8);
popMatrix();
// draw wings and tail fin in green
fill(0, 255, 0, 200);
beginShape(TRIANGLES);
vertex(-100, 2, 30); vertex(0, 2, -80); vertex(100, 2, 30); // wing top layer
vertex(-100, -2, 30); vertex(0, -2, -80); vertex(100, -2, 30); // wing bottom layer
vertex(-2, 0, 98); vertex(-2, -30, 98); vertex(-2, 0, 70); // tail left layer
vertex( 2, 0, 98); vertex( 2, -30, 98); vertex( 2, 0, 70); // tail right layer
endShape();
beginShape(QUADS);
vertex(-100, 2, 30); vertex(-100, -2, 30); vertex( 0, -2, -80); vertex( 0, 2, -80);
vertex( 100, 2, 30); vertex( 100, -2, 30); vertex( 0, -2, -80); vertex( 0, 2, -80);
vertex(-100, 2, 30); vertex(-100, -2, 30); vertex(100, -2, 30); vertex(100, 2, 30);
vertex(-2, 0, 98); vertex(2, 0, 98); vertex(2, -30, 98); vertex(-2, -30, 98);
vertex(-2, 0, 98); vertex(2, 0, 98); vertex(2, 0, 70); vertex(-2, 0, 70);
vertex(-2, -30, 98); vertex(2, -30, 98); vertex(2, 0, 70); vertex(-2, 0, 70);
endShape();
popMatrix();
}
void serialEvent(Serial port) {
interval = millis();
while (port.available() > 0) {
int ch = port.read();
if (synced == 0 && ch != '$') return; // initial synchronization - also used to resync/realign if needed
synced = 1;
print ((char)ch);
if ((serialCount == 1 && ch != 2)
|| (serialCount == 12 && ch != '\r')
|| (serialCount == 13 && ch != '\n')) {
serialCount = 0;
synced = 0;
return;
}
if (serialCount > 0 || ch == '$') {
teapotPacket[serialCount++] = (char)ch;
if (serialCount == 14) {
serialCount = 0; // restart packet byte position
// get quaternion from data packet
q[0] = ((teapotPacket[2] << 8) | teapotPacket[3]) / 16384.0f;
q[1] = ((teapotPacket[4] << 8) | teapotPacket[5]) / 16384.0f;
q[2] = ((teapotPacket[6] << 8) | teapotPacket[7]) / 16384.0f;
q[3] = ((teapotPacket[8] << 8) | teapotPacket[9]) / 16384.0f;
for (int i = 0; i < 4; i++) if (q[i] >= 2) q[i] = -4 + q[i];
// set our toxilibs quaternion to new data
quat.set(q[0], q[1], q[2], q[3]);
/*
// below calculations unnecessary for orientation only using toxilibs

// calculate gravity vector
gravity[0] = 2 * (q[1]*q[3] - q[0]*q[2]);
gravity[1] = 2 * (q[0]*q[1] + q[2]*q[3]);
gravity[2] = q[0]*q[0] - q[1]*q[1] - q[2]*q[2] + q[3]*q[3];

// calculate Euler angles
euler[0] = atan2(2*q[1]*q[2] - 2*q[0]*q[3], 2*q[0]*q[0] + 2*q[1]*q[1] - 1);
euler[1] = -asin(2*q[1]*q[3] + 2*q[0]*q[2]);
euler[2] = atan2(2*q[2]*q[3] - 2*q[0]*q[1], 2*q[0]*q[0] + 2*q[3]*q[3] - 1);

// calculate yaw/pitch/roll angles
ypr[0] = atan2(2*q[1]*q[2] - 2*q[0]*q[3], 2*q[0]*q[0] + 2*q[1]*q[1] - 1);
ypr[1] = atan(gravity[0] / sqrt(gravity[1]*gravity[1] + gravity[2]*gravity[2]));
ypr[2] = atan(gravity[1] / sqrt(gravity[0]*gravity[0] + gravity[2]*gravity[2]));

// output various components for debugging
//println("q:\t" + round(q[0]*100.0f)/100.0f + "\t" + round(q[1]*100.0f)/100.0f + "\t" + round(q[2]*100.0f)/100.0f + "\t" + round(q[3]*100.0f)/100.0f);
//println("euler:\t" + euler[0]*180.0f/PI + "\t" + euler[1]*180.0f/PI + "\t" + euler[2]*180.0f/PI);
//println("ypr:\t" + ypr[0]*180.0f/PI + "\t" + ypr[1]*180.0f/PI + "\t" + ypr[2]*180.0f/PI);
*/
}
}
}
}
void drawCylinder(float topRadius, float bottomRadius, float tall, int sides) {
float angle = 0;
float angleIncrement = TWO_PI / sides;
beginShape(QUAD_STRIP);
for (int i = 0; i < sides + 1; ++i) {
vertex(topRadius*cos(angle), 0, topRadius*sin(angle));
vertex(bottomRadius*cos(angle), tall, bottomRadius*sin(angle));
angle += angleIncrement;
}
endShape();
// If it is not a cone, draw the circular top cap
if (topRadius != 0) {
angle = 0;
beginShape(TRIANGLE_FAN);
// Center point
vertex(0, 0, 0);
for (int i = 0; i < sides + 1; i++) {
vertex(topRadius * cos(angle), 0, topRadius * sin(angle));
angle += angleIncrement;
}
endShape();
}
// If it is not a cone, draw the circular bottom cap
if (bottomRadius != 0) {
angle = 0;
beginShape(TRIANGLE_FAN);
// Center point
vertex(0, tall, 0);
for (int i = 0; i < sides + 1; i++) {
vertex(bottomRadius * cos(angle), tall, bottomRadius * sin(angle));
angle += angleIncrement;
}
endShape();
}
}

(2) 실행 결과



본 메뉴얼의 프로세싱 코드는 아래 URL의 내용을 참조하여 작성 하였다.
http://www.instructables.com/id/MPU6050-Arduino-6-Axis-Accelerometer-Gyro-GY-521-B/?ALLSTEPS

* 다른 센서들의 아두이노와 프로세싱 메뉴얼 보기

(1) MPU6050 GY-521 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(2) MPU9250 GY-9250 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(3) L3G4200D GY-50 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(4) HMC5883L GY-271 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(5) BMP180 GY-68 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(6) ADXL345 GY-80 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)
(7) ADXL335 GY-61 센서 아두이노, 프로세싱 메뉴얼(새창)