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[NEW] 2016/04/30

Raspberry Pi 3の GPIOに I2C通信方式のジャイロ+加速度の6軸センサー MPU-6050を接続する方法 Raspberry Pi 3の GPIOに I2C通信方式のジャイロ+加速度の6軸センサー MPU-6050を接続する方法

(ラズパイ3で I2Cの GY-521 MPU-6050 6軸センサーモジュール基板を使用する方法)

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]






● Raspberry Pi 3 Model B

 Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3

 大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
 以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。

 ※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事(例えば Raspbian Wheezyの時代の記事)がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
 ※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
(ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。)


● Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効化して 6軸加速度センサー MPU-6050を接続する

InvenSense MPU-6050 Six-Axis (Gyro + Accelerometer) MEMS MotionTracking Devices

 類似の InvenSense MPU-6052センサーは Cheerson CX-10A等の中華ドローンにも搭載されています。

2015/06/14
超小型のトイクアッド Cheerson CX-10Aを買ってみた
超小型のトイクアッド Cheerson CX-10Aを買ってみた

  超小型で格安のトイクアッド CX-10Aの写真紹介、ヘッドレスモード付き

 MPU-6050の高性能版は 9軸で MPU-9250。3軸加速度 + 3軸ジャイロ + 3軸コンパス。
InvenSense MPU-9250 Nine-Axis (Gyro + Accelerometer + Compass) MEMS MotionTracking Device

 ※モジュール基板側の電源レギュレータを取り除く。ラズパイ基板から直に +3.3Vを供給出来るので +5Vから +3.3Vを生成する電源レギュレータを取り除き、電源レギュレータ回路の Vinと Voutを接続する。

 電源レギュレータのマーキング DE=A1D Richtek RT9193-33 3.3V Reg. 300mA SOT23-5

● Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効にする方法

 まず最初に Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効にする必要が有ります。下記に I2C機能を有効化する手順をまとめました。

[NEW] 2016/03/26
Raspberry Pi 3で GPIO端子の I2C機能を有効化する方法
Raspberry Pi 3で GPIO端子の I2C機能を有効化する方法

  ラズパイ3の GPIO端子の I2C機能を有効にして各種センサーを繋げる方法まとめ



MPU-6050 使用 3軸ジャイロスコープ・3軸加速度センサー モジュール
ASIN: B008BOPN40

サインスマート(SainSmart) MPU-6050 3軸ジャイロスコープ モジュール for Arduino
ASIN: B009A526M6

SODIAL(R)MPU-6050モジュール3軸アナログジャイロセンサ+加速度センサーモジュールMPU 6050用
ASIN: B00YIE4ALE

EasyWordMall GY-521 MPU-6050 三軸加速度計 ジャイロスコープ 6DOF モジュール
ASIN: B019664RAM

SODIAL(R) GY-521 MPU-60503軸ジャイロ+3軸加速度センサ
ASIN: B00K67X810

・MPU-6050 GY-521 6軸 ジャイロ+加速度センサモジュール基板回路図
MPU-6050 GY-521 6軸 ジャイロ+加速度センサモジュール基板回路図



 結線方法は下記の様に 4本使用してそれぞれ接続します。
 (1) MPU-6050モジュールの SCLを ラズパイの GPIOの SCL(GPIO3)(緑色)
 (2) MPU-6050モジュールの SDAを ラズパイの GPIOの SDA(GPIO2)(黄色)
 (3) MPU-6050モジュールの GNDを ラズパイの GPIOの GND(GND) (茶色)
 (4) MPU-6050モジュールの VCCを ラズパイの GPIOの +3.3V(3V3)(赤色)

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する


・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に I2C I/Fの周辺機器を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に I2C I/Fの周辺機器を接続する


・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する
 ※モジュール基板側に有る I2C制御線の SCLと SDAに有るプルアップ抵抗を取る(連結した時にプルアップ抵抗値が合成されてしまう)
 ※モジュール基板側の電源レギュレータを取り除く。ラズパイ基板から直に +3.3Vを供給出来るので +5Vから +3.3Vを生成する電源レギュレータを取り除く。

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する
 ※モジュール基板側の電源レギュレータを取り除き、電源レギュレータの配線をショートさせる。
 ※プルアップ抵抗はまだ外していません。

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に MPU-6050 GY-521 加速度センサモジュール基板を接続する



$ sudo i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

0x68に存在するのを確認する


● ラズパイの Pythonで 6軸加速度センサモジュール MPU-6050 GY-521を制御するサンプルプログラム
 校正値による補正はしていません。

MPU6050.py
# -*- coding: utf-8 -*-
#!/usr/bin/python

# http://www.neko.ne.jp/~freewing/raspberry_pi/
# Copyright (c)2016 FREE WING, Y.Sakamoto

import RPi.GPIO as GPIO
import os
import smbus
import time

# MPU6050 Class
class MPU6050():
	DevAdr = 0x68
	myBus = ""
	if GPIO.RPI_INFO['P1_REVISION'] == 1:
		myBus = 0
	else:
		myBus = 1
	b = smbus.SMBus(myBus)

	def setUp(self):
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x6B, 0x80) # RESET
		time.sleep(0.25)
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x6B, 0x00) # RESET
		time.sleep(0.25)
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x6A, 0x07) # RESET
		time.sleep(0.25)
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x6A, 0x00) # RESET
		time.sleep(0.25)
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x1A, 0x00) # CONFIG
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x1B, 0x18) # +-2000/s
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x1C, 0x10) # +-8g

	def getValueGX(self):
		#self.b.write_byte(self.DevAdr, 0x43) #
		return self.getValue(0x43)

	def getValueGY(self):
		return self.getValue(0x45)

	def getValueGZ(self):
		return self.getValue(0x47)

	def getValueAX(self):
		#self.b.write_byte(self.DevAdr, 0x3B) #
		return self.getValue(0x3B)

	def getValueAY(self):
		return self.getValue(0x3D)

	def getValueAZ(self):
		return self.getValue(0x3F)

	def getValueTemp(self):
		val = self.getValue(0x41)
		return (val/340.00+36.53)

	def getValue(self, adr):
		tmp = self.b.read_byte_data(self.DevAdr, adr)
		sign = tmp & 0x80
		tmp = tmp & 0x7F
		tmp = tmp<<8
		tmp = tmp | self.b.read_byte_data(self.DevAdr, adr+1)
		print '%4x' % tmp # debug

		if sign > 0:
			tmp = tmp - 32768

		return tmp

#	tmp = self.b.read_word_data(self.DevAdr, adr)

# MAIN
myMPU6050 = MPU6050()
myMPU6050.setUp()

# LOOP
for a in range(1000):
	os.system("clear")
	gx = myMPU6050.getValueGX()
	gy = myMPU6050.getValueGY()
	gz = myMPU6050.getValueGZ()
	ax = myMPU6050.getValueAX()
	ay = myMPU6050.getValueAY()
	az = myMPU6050.getValueAZ()
	t = myMPU6050.getValueTemp()
	print 'Gyro X= %6d' % gx
	print 'Gyro Y= %6d' % gy
	print 'Gyro Z= %6d' % gz
	print 'Acc. X= %6d' % ax
	print 'Acc. Y= %6d' % ay
	print 'Acc. Z= %6d' % az
	print 'Temp. = %6.2f' % t
	time.sleep(0.5)

$ sudo apt-get -y install python-smbus i2c-tools

$ nano MPU6050.py

$ python MPU6050.py



● センサデバイスの I2Cアドレス一覧 IICアドレス一覧と使用方法
加速度センサMMA7455L0x1D(W:0x32 R:0x33)MMA7455 三軸加速度センサモジュール
AQM0802Aと一緒に使えない相性?
使い方の説明
地磁気センサHMC5883L0x1E(W:0x3C R:0x3D)CJ-M49 デジタルコンパスモジュール 3軸地磁気センサ使い方の説明
RFID NFCリーダライタNXP PN5320x24(W:0x48 R:0x49)ELECHOUSE NFC MODULE V3使い方の説明
キャラクタ液晶 8文字x2行秋月 AQM0802A
ST7032
0x3E(W:0x7E R:0x7F)秋月の AQM0802液晶はラズパイ側の回路が原因の癖が有ります。
MMA7455と一緒に使えない相性?
使い方の説明
16文字×2行のキャラクタ液晶モジュール秋月 AQM1602A
ST7032
0x3E(W:0x7E R:0x7F)秋月の AQM1602A液晶モジュール使い方の説明
湿度センサHTU21D0x40(W:0x80 R:0x81)GY-21 温度、湿度センサーモジュール使い方の説明
AD/DA変換PCF85910x48(W:0x90 R:0x91)YL-40 8ビットA/D & D/Aコンバータ使い方の説明
温度センサLM75A0x4F
A0-A2=H
(W:0x9E R:0x9F)A0~A2を "H"に設定で 0x4F
デフォルト 0x48
使い方の説明
3軸加速度センサADXL3450x53(W:0xA6 R:0xA7)GY-291 3軸加速度センサモジュール使い方の説明
RTC
リアルタイムクロック
DS32310x68(W:0xD0 R:0xD1)ZS-042 温度補償水晶発振器(TCXO)および水晶を内蔵する低コスト、超高精度 I2Cリアルタイムクロック(RTC)使い方の説明
I2CメモリAT24C32
(4KBメモリ)
0x57(W:0xAE R:0xAF)ZS-042
6軸 ジャイロ+加速度センサMPU-60500x68
ADO=L
(W:0xD0 R:0xD1)GY-521 三軸加速度センサ・三軸ジャイロセンサモジュール、
AD0端子 プルアップ時=0x69、
AD0端子 プルダウン時=0x68
使い方の説明
9軸 ジャイロ+加速度+地磁気センサMPU-91500x69(W:0xD0 R:0xD1)MPU-6050に地磁気センサーを追加した最強センサー
9軸 ジャイロ+加速度+地磁気センサMPU-92500x69(W:0xD0 R:0xD1)MPU-9150の改良型、3軸加速度 + 3軸ジャイロ + 3軸コンパス
気圧センサBMP1800x77(W:0xEE R:0xEF)BMP085の改良型
気圧センサBMP2800x76
SDO=L
(W:0xEC R:0xED)BMP180の改良型、温度・気圧センサー
SDO端子 プルアップ時=0x77、
SDO端子 プルダウン時=0x76
使い方の説明
気圧センサBME2800x76
SDO=L
(W:0xEC R:0xED)BMP280の進化型、温度・湿度・気圧の3種類の環境情報を取得出来る(湿度が追加になった)
SDO端子 プルアップ時=0x77、
SDO端子 プルダウン時=0x76
照度、近接センサAPDS-99300x39(W:0x72 R:0x73)使い方の説明
RGB色センサ、ジェスチャー、照度、近接センサAPDS-99600x39(W:0x72 R:0x73)使い方の説明
RGB色センサTCS347250x29(W:0x52 R:0x53)使い方の説明
12点 静電タッチセンサMPR1210x5A(W:0xB4 R:0xB5)使い方の説明
有機LEDモジュールSSD13060x3C(W:0x78 R:0x79)DC='L'で 0x3C、DC='H'で 0x3D使い方の説明

 センサー類は必要な GPIOピンが 2本で済む I2C通信方式のデバイスで揃えました。
 また、全てのデバイスの信号電圧レベルは +3.3Vです。
 制御アドレスが全て異なるので全部のセンサーモジュールをラズパイに接続して使用する事が出来ます。

 ※ MMA7455と一緒に使用すると ST7032iコントローラが認識されない。I2Cデバイス間の相性? I2C配線の引き回し?

 ※ ST7032iには STARTコンディションの前に、バス調停のSCLパルスがあると、誤動作してACKを返さないバグが有るそうです。
ストロベリー・リナックス ST7032 低電圧I2C液晶モジュール アプリケーションノート
 ごみが直前にあるとその後正しいシーケンスで通信しても ST7032は通信に失敗します。

 ※ AQM0802A液晶モジュール使用時のI2Cバスのプルアップ抵抗は10kΩを推奨いたします。(ラズパイ側で 1.8kΩでプルアップされているのが問題)
 ※ Raspberry Pi 全シリーズに共通する仕様の制約から、AQMシリーズの液晶を接続する場合にはバッファ(I2Cバスリピーター、例:PCA9515AD)を介して接続してください。
I2C接続小型LCDモジュール(8x2行)ピッチ変換キットの質問と回答


● Raspberry Piのコンソール上で使用する各種コマンド

 Raspberry Piのコンソール上で使用する各種コマンドは下記にまとめました。

[NEW] 2016/03/26
Raspberry Pi 3の Linuxコンソール上で使用する各種コマンドまとめ
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  ラズパイの Raspbian OSのコマンドラインで使用する便利コマンド、負荷試験や CPUシリアル番号の確認方法等も


Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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Raspberry Pi 3、シングルボードコンピュータ ラズパイ3 Raspberry Pi関連はこちらへまとめました
 下記以外にも多数のラズパイ関係の記事が有ります。
 (I2C制御、GPIO制御、1-Wire制御、シリアル通信、日本語音声合成、日本語音声認識、中国語音声合成、MeCab 形態素解析エンジン、赤外線リモコン制御、秋月 I2C液晶モジュール、KeDei 3.5インチ液晶、HDMI 5インチ液晶、NFCカードリーダ、コマンドライン操作方法等)
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