简介：制作了MPU9250的转接接口，并利用舵机带动起旋转测量了模块测量角度功能。

关键词： MPU9250，ESP32

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模块接口

目录
Contents

接口定义

电路制作

测试模块

测试接口

测试结果

§01 模块接口

在博文 龙邱MPU9250传感器 | 使用ESP32 模块进行测试 中使用了 ESP32 对于MPU9250进行初步测试。为了方便今后的使用，制作模块的转接板，从原来的 8PINs 转换成 4PINs 接口。

一、接口定义

对于接口进行简化的功能定义为如下图所示：

▲ 图1.1 接口定义

二、电路制作

1、原理图

▲ 图1.2.1 接口原理图

2、快速制版

▲ 图1.2.2 快速制版

§02 测试模块

一、测试接口

1、I2C接口

根据 ESP32-S模块转接板设计与实现 选择GPIO2，GPIO15作为 SCL，SDA。

▲ 图2.1.1 ESP32接口

注：需要在GPIO2 施加 2.2kΩ 上拉电阻来保证它的输出能够使用。

2、舵机接口

选择TXD2（GPIO2）作为输出 100Hz的舵机信号输出。

▲ 图2.1.2 输出的PWM波形

二、测试结果

利用PWM控制舵机带动 MPU9250旋转，测量MPU9250 输出的三个加速度传感器数值。

▲ 图2.2.1 测试旋转平台

1、测试程序

(1) MicroPython程序

from machine                import Pin,Timer,SoftI2C,PWM
import time
import mathled0 = Pin(5, Pin.OUT)
led1 = Pin(17, Pin.OUT)pwm = PWM(Pin(13))
pwm.freq(100)
pwm.duty(100)i2c = SoftI2C(scl=Pin(2), sda=Pin(15), freq=100000)MPU9250_ADDRESS            = 0x68
MAG_ADDRESS                = 0x0cGYRO_FULL_SCALE_250_DPS    = 0x00
GYRO_FULL_SCALE_500_DPS    = 0x08
GYRO_FULL_SCALE_1000_DPS   = 0x10
GYRO_FULL_SCALE_2000_DPS   = 0x18ACC_FULL_SCALE_2_G        = 0x00
ACC_FULL_SCALE_4_G        = 0x08
ACC_FULL_SCALE_8_G        = 0x10
ACC_FULL_SCALE_16_G       = 0x18def MPU9250Setup():i2c.writeto_mem(MPU9250_ADDRESS, 27, bytearray(GYRO_FULL_SCALE_2000_DPS))# Configure gyroscope rangei2c.writeto_mem(MPU9250_ADDRESS, 28, bytearray(ACC_FULL_SCALE_16_G))# Configure accelerometer rangei2c.writeto_mem(MPU9250_ADDRESS, 0x37, bytearray(0x2))# Set by pass mode for magnetometer# Request first magnetometer single measurementdef bytes2short(b):a = int.from_bytes(b, 'big', True)if a > 0x7fff:return -(0x10000 - a)else:  return adef MPU9250read():buf = bytearray(14)buf = i2c.readfrom_mem(MPU9250_ADDRESS, 0x3b, 14)ax = bytes2short(buf[0:2])ay = bytes2short(buf[2:4])az = bytes2short(buf[4:6])gx = bytes2short(buf[8:10])gy = bytes2short(buf[10:12])gz = bytes2short(buf[12:14])temp = bytes2short(buf[6:8])return (ax,ay,az),(gx,gy,gz), tempMPU9250Setup()axdim = []
aydim = []
azdim = []step = 1
start = 50pwm.duty(50)
time.sleep(1)for i in range(200):pwm.duty(start+step*i)time.sleep(1)readdata = MPU9250read()axdim.append(readdata[0][0])aydim.append(readdata[0][1])azdim.append(readdata[0][2])print(readdata[0])print(axdim)
print(aydim)
print(azdim)while True:passwhile True:led0.on()led1.off()time.sleep_ms(200)led0.off()led1.on()time.sleep_ms(200)print(MPU9250read())

(2) 绘制图形

from headm import *def thonnycmd(cmd):tspsendwindowkey('Thonny', 's', alt=1, noreturn=1)tspsendwindowkey('Thonny', '%s'%cmd, noreturn=1)def thonnyshs(cmd='', wait=0):tspsendwindowkey('Thonny', 's', alt=1, noreturn=1)if len(cmd) > 0:tspsendwindowkey('Thonny', '%s\r'%cmd, noreturn=1)if wait > 0:time.sleep(wait)tspsendwindowkey('Thonny', 'ac', control=1, noreturn=1)tspfocuswindow('TEASOFT:1')return clipboard.paste()pastestr = thonnyshs('', 1)
ax = [float(s) for s in pastestr.split('[')[-3].split(']')[0].split(',')]
ay = [float(s) for s in pastestr.split('[')[-2].split(']')[0].split(',')]
az = [float(s) for s in pastestr.split('[')[-1].split(']')[0].split(',')]printf(ax, ay, az)plt.plot(ax, label='ax')
plt.plot(ay, label='ay')
plt.plot(az, label='az')plt.xlabel("Samples")
plt.ylabel("X,Y,Z")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()

2、测试结果

(1) 数据曲线

▲ 图2.2.1 采集到的三个加速度数值

(2) 数据分析

对于AX， AY转换成对应的角度。

angle = [math.atan2(y,x)*180/pi for y,x in zip(ay,ax)]

▲ 图2.2.2 转换成了不同的角度数值

测量结果：

起始角度： 51.05
结束角度： 104.51
最大角度： -177.11
最小角度： 179.21

※ 测试结果 ※

通过测试可以得到以下结论：

对于大范围舵机旋转，设置的脉冲宽度从1ms 到2ms，对应的角度变化 307°。
可以使用MPU9250的两个加速度值来计算模块的倾角。

■ 相关文献链接:

龙邱MPU9250传感器 | 使用ESP32 模块进行测试
ESP32-S模块转接板设计与实现

● 相关图表链接:

图1.1 接口定义
图1.2.1 接口原理图
图1.2.2 快速制版
图2.1.1 ESP32接口
图2.1.2 输出的PWM波形
图2.2.1 测试旋转平台
图2.2.1 采集到的三个加速度数值
图2.2.2 转换成了不同的角度数值

from headm import *def thonnycmd(cmd):tspsendwindowkey('Thonny', 's', alt=1, noreturn=1)tspsendwindowkey('Thonny', '%s'%cmd, noreturn=1)def thonnyshs(cmd='', wait=0):tspsendwindowkey('Thonny', 's', alt=1, noreturn=1)if len(cmd) > 0:tspsendwindowkey('Thonny', '%s\r'%cmd, noreturn=1)if wait > 0:time.sleep(wait)tspsendwindowkey('Thonny', 'ac', control=1, noreturn=1)tspfocuswindow('TEASOFT:1')return clipboard.paste()pastestr = thonnyshs('', 1)
ax = [float(s) for s in pastestr.split('[')[-3].split(']')[0].split(',')]
ay = [float(s) for s in pastestr.split('[')[-2].split(']')[0].split(',')]
az = [float(s) for s in pastestr.split('[')[-1].split(']')[0].split(',')]tspsave('measure', ax=ax, ay=ay, az=az)angle = [math.atan2(y,x)*180/pi for y,x in zip(ay,ax)]printf(ax, ay, az, angle)
printf(angle[0], angle[-1], min(angle), max(angle))plt.plot(angle, label='angle')plt.xlabel("Samples")
plt.ylabel("angle")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()

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