RP6 Sensor Board und Xtra Module

Inhaltsverzeichnis

1 Was bisher geschah
2 Allgemein
- 2.1 RP6 Sensor Board
- 2.2 RP6 Xtra Module
3 RP6 Sensor Board
4 RP6 Xtra Module
5 Programmierung
- 5.1 RP6 Sensor Board
- 5.2 RP6 Xtra Module
6 Erfahrungsberichte
7 Siehe auch
8 Weblinks
9 Autoren

Was bisher geschah

Siehe auch "Was bisher geschah" im RP6v2 und im RP6 Artikel!

Mit, 27. Nov 2013 - Ankündigung einer Sensorerweiterungsplatine, die an die RP6v2-M256-WIFI angeschlossen werden kann
Sam, 22. Feb 2014 - Auslieferungsbeginn des RP6 Sensor Boards, des I2C GPS Empfängers, des 3D Accelerometer Moduls und des Gyro Moduls
Mon, 17. Mär 2014 - Das RP6 Sensor Board ist "nicht lieferbar", neuer Liefertermin angekündigt für den 12.06.2014 (!?)
Die, 25. Mär 2014 - Das RP6 Sensor Board ist wieder "sofort lieferbar" (!?)

Allgemein

Dieser Artikel beschreibt die Grundlagen und Programmierung des RP6 Sensor Boards und der RP6 Xtra Module. Dieses Erweiterungs-Modul und die Xtra Module sind Teile des RP6-Systems, das in den RN-Wissen-Artikeln RP6, RP6v2 und RP6 - Programmierung ausführlich beschrieben wird. Ausgegliedert aus den "Haupt-Artikeln" habe ich diese Module, da sie m.E. zu einer neuen "Ära" des RP6-Systems gehören:

Sie wurden nicht mehr von SlyD (Dominik S. Herwald) in Zusammenarbeit mit AREXX entwickelt, sondern nun von JM3 Engeneering (Dipl.-Ing. Jürgen Maisel). Ab Februar 2014 waren dann das RP6 Sensor Board (1082384) und die drei RP6 Xtra Module I2C GPS Empfänger JM3-GPS (1082385), Gyro Modul JM3-GYRO (1082386) und 3D Accelerometer Modul JM3-3DA (1082387) bei CONRAD lieferbar. Einen ersten Eindruck vom Sensor Board kann man im RoboterNetz und AREXX Support Forum bekommen,- siehe unter Weblinks!

RP6 Sensor Board

Das RP6 Sensor Board gehört zu den "Erweiterungs-Modulen" des RP6-Systems. Andere "Erweiterungs-Module" werden im RP6v2 und im RP6 Artikel beschrieben!

Das RP6 Sensor Board ist das erste "Erweiterungs-Modul", das nicht über einen eigenen Microprozessor verfügt,- es ist also ein passives Modul, das von einem Microprozessor-System (z.B. RP6v2, M32, M128, M256 Wifi) angesteuert werden muss. Es ist ebenfalls das erste Modul, das nicht mehr über die rautenförmige Einbuchtung an der Vorderkante verfügt, sondern komplett rechteckig ist.

RP6 Xtra Module

Die RP6 Xtra Module gehören zu den "Zubehör- und Ersatzteilen" des RP6-Systems. Über die weiteren "Zubehör- und Ersatzteile" zum RP6 informiert der entsprechende Abschnitt im RP6v2 und im RP6 Artikel!

Die RP6 Xtra Module unterscheiden sich von den weiteren "Zubehör- und Ersatzteilen" dadurch, dass sie selbstständige Sensor-Platinen sind, die ideal zum RP6-System passen, aber auch mit anderen Microcontroller-Plattformen nutzbar sind.

RP6 Sensor Board

Das RP6 Sensor Board (1082384) wurde am 27.11.2013 von SlyD angekündigt (siehe Weblink!).

Beschreibung

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Das RP6 Sensor Board erweitert die Möglichkeiten aller RP6 Roboter um wesentliche Sensorsignale für Robotik-Anwendungen wie zum Beispiel Dreharten (Yaw-Gyro), Kipp- und Neigewinkel, Kompassrichtung oder aber auch Zeit und Datum. Sie können einfach mit zusätzlichen Sharp Sensoren Abstände genau messen, z.B. für autonome Fahrrouten oder falls der Sensor nach unten gerichtet ist, kann er Treppenstufen oder ähnliches entdecken. Außerdem gibt es die Möglichkeit z.B. die Sharp Sensoren ein- bzw. auszuschalten um Strom zu sparen. Zusätzlich können bis zu 8 Servos angesteuert werden um z.B. einen Roboterarm zu bewegen, der auch mechanisch einfach zu montieren ist. Um die Möglichkeiten des RP6 Sensor Boards komplett ausnutzen zu können, wird ein RP6V2 und RP6Wifi Control Board empfohlen. Die ermöglicht den Roboter über Wifi fernzusteuern oder Sensordaten auf dem Kommandozentrum (PC) z.B Kompassdaten, Temperatur oder Kipp- und Neigewinkel anzeigen zu lassen."

Ausstattung

Magnetometer- und Accelerometer für Kompassfunktion
Gyro Sensor (Yaw)
Sharp-Sensor Schnittstelle
LED Scheinwerfer
LED Treiber mit Smart Funktionen
I²C Bus mit max. 400 kHz Übertragungsrate; Hot Swap I²C-Bus Buffer
Taster mit LED
Echtzeit-Uhr RTC
Backupbatterie (Aufladung während des Betriebs)
Expansion Port z.B. für GPS-I²C Bus Modul
8 Servo-Ausgänge mit eigenem Schaltregler
8 PWM Ausgänge
5 LED Ausgänge und 2 Digital-I/O Ausgänge.

Lieferumfang

RP6 Sensor Board
Montage-Kit
Kabel
Anleitung und CD mit Dokumentation.

Blockschaltbild

Technische Daten

Mikrocontroller:	kein
Speicher:	kein
Programmierung:	C++ (oder GCC) über externes µC-System
Vorhandene Sensoren:	Temperatur, 3D Magnetfeld (Kompass), 3D Beschleunigung, Yaw-Gyro
Vorhandene Aktoren:	LED Controller (2 LEDs on board, 5 freie LED Ports), Status LED, Button, Servo (PWM) Controller für 8 Servos und 8 PWM-Kanäle, Real Time Clock (RTC), 2 freie I/O Ports
Abmessungen:	(L × B × H) 112 × 90 × 19 mm (B + 5 mm durch Scheinwerfer vorn)
Ausführung:	Fertig aufgebautes Erweiterungsmodul
Stromversorgung:	6 AA NiMH Akkus (über die RP6v2 Base) und optionaler Zusatzakku 7,2..10 V für Servo Power
Hersteller:	Arexx Niederlande

Umbau-Optionen

RP6 Xtra Module

Von den AREXX RP6 Xtra Modulen sind bei CONRAD für den RP6v2 erhältlich:

Arexx I2C GPS Empfänger JM3-GPS (1082385)
Arexx Gyro Modul JM3-GYRO (1082386)
Arexx 3D Accelerometer Modul JM3-3DA (1082387)

I2C GPS Empfänger JM3-GPS

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Universelles GPS-I²C-Bus Modul für RP6 Roboter. Der GPS Empfänger stellt die NMEA-0183 Datensätze GGA, RMC, GSA und VTG in den veschiedenen Registern zur Verfügung. Damit ist eine einfache Weiterverarbeitung möglich."

Beschreibung

Der I2C GPS Empfänger ist eine kleine (38 x 23 mm) Zusatzplatine (RP6 Xtra Modul), die direkt auf das RP6 Sensor Board aufgesteckt werden kann. Sie kann aber auch überall eingesetzt werden, wo eine stabilisierte 5V Versorgungsspannung und ein 5V-I2C-Bus bis 400 kHz zur Verfügung steht.

Die Platine ist bestückt mit dem "Fastrax GPS antenna module" UC530. Als Backup-Batterie dient eine wieder aufladbare Lithium-Batterie (MS621FE). Zur Kommunikation zwischen dem UC530 und dem I2C-Bus ist ein ATtiny1634 an Bord, der auch die Auswertung des NMEA Protokolls übernimmt. Die 3,3 V Versorgungsspannung wird auf der Platine durch einen Spannungsregler (LM3480IM3-3.3) erzeugt. Über den I2C-Bus können folgende Daten der NMEA-0183 Datensätze GGA, RMC, GSA und VTG auf einfache Weise gelesen werden:

Geograf. Breite
Geograf. Länge
GPS Status
HDOP
Satellitenzahl
Kurs
Geschwindigkeit
Höhe
UTC-Zeit
Datum
PDOP
VDOP
Satellit 1..12

Der ATtiny1634 ist natürlich vorprogrammiert, kann aber über eine vorbereitete 6-polige ISP-Schnittstelle auf der Platine auch umprogrammiert werden.

Lieferumfang

I2C GPS Empfänger
CD mit Anleitung und Software-Beispielen.

Technische Daten

Versorgungsspannung: 5,0 V +/- 5%
Stromverbrauch: <= 20 mA (typ.)
I2C-Bus Geschwindigkeit: <= 400 kHz
GPS Antenne: eingebaut
Backup Batterie: Lithium, im Betrieb wieder aufladbar
Temperatur Bereich: -10 bis 65 °C
Form Faktor: 38 x 23 mm
Gewicht: ca. 6 g
Empfänger Spezifikationen (UC530):
- Empfänger: GPS L1 C/A-Code, SPS
- Kanäle: 66/22 (Suche/Track)
- Tracking Empfindlichkeit: -165 dBm typ.
- Navigations Empfindlichkeit: -148 dbm typ (Kaltstart)
- Update Rate: 1 Sek.
- Positions Genauigkeit:
  - 3,0m (67%) typ. horizontal
  - 5,0m (67%) typ. vertikal
  - 0,02 m/s (50%) typ. Geschwindigkeit
- Zeit bis zum ersten Fix: typ. 31 Sek.
- Protokoll: NMEA-0183 Rev. 3.01

Umbau-Optionen

Wenn man den ATtiny1634 selbst programmieren will, muss man Stiftleisten auf die Platine löten.

Man braucht dazu:

2-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 2x40-polig 741306)

Man trennt von der 2-reihigen Stiftleiste 2x3 Kontakte ab und lötet sie auf die Punkte "ISP6". Mit einem ISP-Programmer kann dann eine neue Firmware geflasht werden. Die aktuelle Firmware des ATtiny1634 (Version 1.2) wird als .HEX mitgeliefert, leider ohne Source-Code.

Vorsicht: Dabei kann der Prozessor im schlimmsten Fall nicht mehr ansprechbar sein oder der GPS Empfänger UC530 beschädigt werden. Man sollte diesen Umbau und die ISP-Programmierung nur machen, wenn man genau weiß, was man macht!

Gyro Modul JM3-GYRO

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Das universelle Gyro-Sensor Modul für RP6, RP6 V2, RP6 ATMEGA32 und das RP6 V2 Control M256 Wifi-Kit ist ideal zur Erkennung der Blockierung des Roboters in seiner Drehbewegung, sowie der Stabilisierung der Geradeausfahrt."

Beschreibung

Das Gyro Modul ist eine kleine (19 x 17 mm) Zusatzplatine (RP6 Xtra Modul), die im RP6-System genutzt werden kann. Es gibt zwar keinen direkt passenden "Steckplatz" auf einer der Microcontroller-Plattformen (RP6v2, M32, M128, M256 Wifi), jedoch ist der Anschluß einfach: Benötigt werden +5V und GND, sowie ein freier ADC-Kanal, der bis 5V messen kann. Damit kann das Gyro Modul sehr universell eingesetzt werden. Es misst die Drehrate um die Z-Achse (Hochachse oder Yaw).

Die Platine ist bestückt mit dem analogen Gyro-Sensor LY330ALH, dessen Ausgangsspannung durch zwei OP-Amps (LM321, LMP7731MF) in Ruhe bei 2,5 V liegt. Höhere Ausgangsspannungen (bis 5 V) bedeuten eine Drehgeschwindigkeit nach LINKS, niedrigere (bis 0 V) eine Drehgeschwindigkeit nach RECHTS. Die 3,3 V Versorgungsspannung des LY330ALH wird auf der Platine durch einen Spannungsregler (LM3480IM3-3.3) erzeugt.

Lieferumfang

Gyro Modul
CD mit Anleitung und Software-Beispielen.

Technische Daten

VDD: 5,0 V +/- 5%
Vout(0): 2,5 V +/- 2% (ohne Bewegung)
Vout: Vout(0) + 10mV / dps +/- 2%
Messbereich: ca. 200 dps max.

Umbau-Optionen

Am Gyro Modul gibt es nichts umzubauen.

3D Accelerometer Modul JM3-3DA

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Universeller 3-Achsen Beschleunigungssensor für RP6, RP6 V2, RP6 ATMEGA32 und das RP6 V2 Control M256 WIFI-Kit. Ideal zur Winkelmessung (Neigung-, Kipp-Winkel) und vieles mehr."

Beschreibung

Das 3D Accelerometer Modul ist eine kleine (15 x 10 mm) Zusatzplatine (RP6 Xtra Modul), die direkt auf den EEPROM-Sockel (IC5) der Zusatzplatine RP6 CONTROL M32 gesteckt und über den SPI-Bus angesteuert werden kann. Das Accelerometer Modul kann aber auch mit allen Microcontroller-Plattformen betrieben werden, die eine stabilisierte 5V-Versorgungsspannung und einen SPI- oder I2C-Bus bieten.

Die Platine ist bestückt mit dem 3D Beschleunigungs-Sensor LIS302DLH. Die 3,3 V Versorgungsspannung des LIS302DLH wird auf der Platine durch einen Spannungsregler (LM3480IM3-3.3) erzeugt.

Lieferumfang

3D Accelerometer Modul
CD mit Anleitung und Software-Beispielen.

Technische Daten

VDD: 5,0 V +/- 5%
Messbereiche: +-2 g, +-4 g, +-8 g
Datenausgabe: 16 Bit
Schnittstellen: I2C, SPI

Umbau-Optionen

Will man das Modul auf der M32 einsetzen, muss man auf dem 3D Accelerometer Modul die Widerstände R2 und R3 auslöten (siehe Anleitung zum Modul, Seiten 4/5!) und einen IC-Sockel an Position IC5 und einen Kondensator an Position C19 auf der M32 einlöten, siehe hier!

Programmierung

RP6 Sensor Board

Dokumentation

Manuals

Das Handbuch kann hier eingesehen werden.

ACHTUNG: Das Manual enthält aktuell noch teils irreführende Beschreibungen!

Schematics

Datasheets

Demo-Programmme

Library

Projekte

RP6 Xtra Module

I2C GPS Empfänger JM3-GPS

Gyro Modul JM3-GYRO

3D Accelerometer Modul JM3-3DA

Das 3D Accelerometer Modul kann über den I2C- oder den SPI-Bus angesteuert werden. Wird das Modul auf der RP6 CONTROL M32 Platine betrieben (es sitzt also auf dem Sockel IC5 für das 2. SPI-EEPROM), dann erfolgt die Ansteuerung über den SPI-Bus. Die SPI-Grundfunktionen befinden sich in der RP6ControlLib, die daher eingebunden werden muss.

RP6 CONTROL M32 Library

Die nachfolgende RP6ControlACCSENSLib dient zur Ansteuerung des 3D Accelerometer Moduls durch die RP6 CONTROL M32.

Configuration Header

Vor dem Kompilieren der Library muss eine Anpassung des Configuration Headers an die eigenen Hardware-Voraussetzungen erfolgen. Dazu gibt es im Configuration Header eine Definition:

EXP_STACK_1 -> Die RP6 CONTROL M32 sitzt auf dem vorderen Platinenstapel 1 des RP6

Im nachfolgenden Listing ist die Definition EXP_STACK_1 NICHT aktiv (d.h. die M32 sitzt auf dem hinteren Platinenstapel 2!). Dies muss an die eigene Hardware angepaßt werden. Wenn die RP6 CONTROL M32 auf dem vorderen Platinenstapel 1 des RP6 sitzt, muss die Zeile mit "EXP_STACK_1" "aktiviert" werden. Dazu entfernt man "//" am Zeilenanfang. Beispiel:

#define EXP_STACK_1

Bevor man den Beschleunigungssensor nutzen kann, muss man ihn kalibrieren:

Accelerometer Kalibrierung:

Die X-Achse wird kalibriert, indem man den RP6 mit der rechten Seite nach unten hält und den Maximalwert in MAX_X_A einträgt. Dann neigt man ihn auf seine linke Seite und trägt den negativen Maximalwert in MIN_X_A ein.
Die Y-Achse wird kalibriert, indem man den RP6 mit der Vorderseite nach oben hält und den Maximalwert in MAX_Y_A einträgt. Dann kippt man die Vorderseite nach unten und trägt den negativen Maximalwert in MIN_Y_A ein.
Die Z-Achse wird kalibriert, indem man den RP6 normal waagerecht hält und den Maximalwert in MAX_Z_A einträgt. Dann dreht man den RP6 "auf den Kopf" und trägt den negativen Maximalwert in MIN_Z_A ein.
Sollten die angezeigten Pitch- und Roll-Werte nach der Kalibrierung der Achsen und genau waagerecht stehendem Sensor bzw. RP6 vom Nullwert deutlich abweichen, kann man sie mithilfe der Definitionen OFFSET_PITCH_A und OFFSET_ROLL_A "nullen". Die Einheit dieser Definitionen ist °.

Nach dem Eintragen der Kalibrierungswerte muss das Programm neu kompiliert werden!

Datei: RP6ControlACCSENS.h

/* ****************************************************************************
 *                           _______________________
 *                           \| RP6  ROBOT SYSTEM |/
 *                            \_-_-_-_-_-_-_-_-_-_/             >>> RP6 CONTROL
 * ----------------------------------------------------------------------------
 * ----------------------------- [c]2014 - Dirk -------------------------------
 * ****************************************************************************
 * File: RP6ControlACCSENS.h
 * Version: 1.0
 * Target: RP6 CONTROL - ATMEGA32 @16.00MHz
 * Author(s): Dirk
 * ****************************************************************************
 * Description:
 * Configuration header file for new ACCSENS library.
 *
 * ****************************************************************************
 * THE CHANGELOG CAN BE FOUND AT THE END OF THIS FILE!
 * ****************************************************************************
 */

#ifndef RP6CONTROLACCSENS_H
#define RP6CONTROLACCSENS_H


/*****************************************************************************/
// Sensor position on the RP6 robot:
// (If EXP_STACK_1 is defined, the RP6 CONTROL M32 is located on the front
//  stack for addon boards on the RP6 robot. If EXP_STACK_1 is NOT defined
//  (default), the RP6 CONTROL M32 is mounted on the rear stack.)
// -------------------
//#define EXP_STACK_1
// -------------------

/*****************************************************************************/
// The following sensor is used:
// - 3D Accelerometer Modul (CONRAD 1082387-62) with LIS302DLH 3-axis
//   accelerometer

/*****************************************************************************/
// LIS302DLH accelerometer calibration data:
#define MAX_X_A						32767		// Max. X-axis value
#define MIN_X_A						-32768		// Min. X-axis value
#define MAX_Y_A						32767		// Max. Y-axis value
#define MIN_Y_A						-32768		// Min. Y-axis value
#define MAX_Z_A						32767		// Max. Z-axis value
#define MIN_Z_A						-32768		// Min. Z-axis value
#define OFFSET_PITCH_A				0.0			// Offset Pitch [°]
#define OFFSET_ROLL_A				0.0			// Offset Roll [°]

/*****************************************************************************/

#endif

/******************************************************************************
 * Additional info
 * ****************************************************************************
 * Changelog:
 * 
 *  ---> changes are documented in the file "RP6ControlACCSENSLib.c"
 *
 * ****************************************************************************
 */

/*****************************************************************************/
// EOF

Library Header

Datei: RP6ControlACCSENSLib.h

/* ****************************************************************************
 *                           _______________________
 *                           \| RP6  ROBOT SYSTEM |/
 *                            \_-_-_-_-_-_-_-_-_-_/             >>> RP6 CONTROL
 * ----------------------------------------------------------------------------
 * ----------------------------- [c]2014 - Dirk -------------------------------
 * ****************************************************************************
 * File: RP6ControlACCSENSLib.h
 * Version: 1.0
 * Target: RP6 CONTROL - ATMEGA32 @16.00MHz
 * Author(s): Dirk
 * ****************************************************************************
 * Description:
 * This is the RP6ControlACCSENSLib header file.
 * You have to include this file, if you want to use the library
 * RP6ControlACCSENSLib.c in your own projects.
 *
 * ****************************************************************************
 * THE CHANGELOG CAN BE FOUND AT THE END OF THIS FILE!
 * ****************************************************************************
 */

#ifndef RP6CONTROLACCSENSLIB_H
#define RP6CONTROLACCSENSLIB_H


/*****************************************************************************/
// Includes:

#include "RP6ControlLib.h" 		// The RP6 Control Library (v. 1.1 or higher). 
#include "RP6ControlACCSENS.h"
#include <math.h>

/*****************************************************************************/

#define ACC_CS							MEM_CS2
#define DEVICE_IDENTIFIER				0x32

// Registers:
#define WHO_AM_I						0x0f
#define CTRL_REG1						0x20
#define CTRL_REG2						0x21
#define CTRL_REG3						0x22
#define CTRL_REG4						0x23
#define CTRL_REG5						0x24
#define HP_FILTER_RESET					0x25
#define REFERENCE						0x26
#define STATUS_REG						0x27
#define OUT_X_L							0x28
#define OUT_X_H							0x29
#define OUT_Y_L							0x2a
#define OUT_Y_H							0x2b
#define OUT_Z_L							0x2c
#define OUT_Z_H							0x2d
#define INT1_CFG						0x30
#define INT1_SOURCE						0x31
#define INT1_THS						0x32
#define INT1_DURATION					0x33
#define INT2_CFG						0x34
#define INT2_SOURCE						0x35
#define INT2_THS						0x36
#define INT2_DURATION					0x37

// Control Register bitmasks:
#define CTRL_REG1_POWERDOWN				0b00000000
#define CTRL_REG1_3D_DEFAULT			0b00000111
#define CTRL_REG1_3D_LOPWR_10HZ			0b11000111
#define CTRL_REG2_DEFAULT				0b00000000
#define CTRL_REG3_DEFAULT				0b00000000
#define CTRL_REG4_DEFAULT				0b00000000
#define CTRL_REG4_BDU_2G				0b10000000
#define CTRL_REG4_BDU_2G_STSIGN			0b10001000
#define CTRL_REG4_BDU_BLE_2G			0b11000000
#define CTRL_REG4_BDU_BLE_2G_STSIGN		0b11001000
#define CTRL_REG5_DEFAULT				0b00000000

// Read/write address bitmasks:
#define READ_MASK						0b10000000
#define READ_AUTOINC_MASK				0b11000000
#define WRITE_MASK						0b01111111

extern int16_t x_axisa, y_axisa, z_axisa;
extern double pitch, roll;
extern double xa, ya, za;
extern double the, phi;

uint8_t SPI_ACCSENS_readByte(uint8_t regAddr);
void SPI_ACCSENS_readBytes(uint8_t startAddr, uint8_t *buffer, uint8_t length);
void SPI_ACCSENS_writeByte(uint8_t regAddr, uint8_t data);
uint8_t SPI_ACCSENS_getStatus(void);

void SPI_ACCSENS_init(void);
void SPI_ACCSENS_shutdown(void);
void SPI_ACCSENS_read(void);
void SPI_ACCSENS_normalize(void);
void SPI_ACCSENS_position(void);

/*****************************************************************************/

#endif

/******************************************************************************
 * Additional info
 * ****************************************************************************
 * Changelog:
 * 
 *  ---> changes are documented in the file "RP6ControlACCSENSLib.c"
 *
 * ****************************************************************************
 */

/*****************************************************************************/
// EOF

Library Source

Datei: RP6ControlACCSENSLib.c

/* ****************************************************************************
 *                           _______________________
 *                           \| RP6  ROBOT SYSTEM |/
 *                            \_-_-_-_-_-_-_-_-_-_/             >>> RP6 CONTROL
 * ----------------------------------------------------------------------------
 * ----------------------------- [c]2014 - Dirk -------------------------------
 * ****************************************************************************
 * File: RP6ControlACCSENSLib.c
 * Version: 1.0
 * Target: RP6 CONTROL - ATMEGA32 @16.00MHz
 *         with optional LC-Display 16x2 chars (CONRAD 190911-62)
 *         and a 3D Accelerometer Modul (CONRAD 1082387-62) (IC5)
 * Author(s): Dirk
 * ****************************************************************************
 * Description:
 * This is my RP6 Control ACCSENS Library. This library may be used to access
 * the basic functions of the 3D Accelerometer Modul. This RP6 Xtra module may
 * be placed on the IC5 socket on the RP6 CONTROL M32 instead of a second
 * EEPROM.
 *
 * ****************************************************************************
 * THE CHANGELOG CAN BE FOUND AT THE END OF THIS FILE!
 * ****************************************************************************
 */
 
/*****************************************************************************/
// Includes:

#include "RP6ControlACCSENSLib.h"

/*****************************************************************************/
// SPI functions:

/**
 * Reads a single register from the 3D Accelerometer
 * Modul (ACCSENS).
 *
 */
uint8_t SPI_ACCSENS_readByte(uint8_t regAddr)
{
	uint8_t data;
	regAddr |= READ_MASK;						// Read byte
	PORTB &= ~ACC_CS;
	writeSPI(regAddr);
	data = readSPI();
	PORTB |= ACC_CS;
	return data;
}

/**
 * Reads "length" bytes into the buffer "buffer"
 * from startAddr on. 
 *
 */
void SPI_ACCSENS_readBytes(uint8_t startAddr, uint8_t *buffer, uint8_t length)
{
	startAddr |= READ_AUTOINC_MASK;				// Read byte, auto increment
	PORTB &= ~ACC_CS;
	writeSPI(startAddr);
	readBufferSPI(&buffer[0], length);
	PORTB |= ACC_CS;
}

/**
 * Write a single data byte to the specified sensor
 * address.
 *
 */
void SPI_ACCSENS_writeByte(uint8_t regAddr, uint8_t data)
{
	PORTB &= ~ACC_CS;
	writeSPI(regAddr);
	writeSPI(data);
	PORTB |= ACC_CS;
}

/**
 * Returns sensor status register - for checking if
 * sensor is busy. 
 *
 */
uint8_t SPI_ACCSENS_getStatus(void)
{
	uint8_t status;
	PORTB &= ~ACC_CS;
	writeSPI(STATUS_REG);
	status = readSPI();
	PORTB |= ACC_CS;
	return status;
}

/*****************************************************************************/
// 3D accelerometer functions:

int16_t x_axisa, y_axisa, z_axisa;
double pitch, roll;
double xa, ya, za;
double the, phi;

/**
 * Initializes the sensor. You must call this
 * function at the beginning of a program, that
 * uses the 3D Accelerometer Modul.
 *
 */
void SPI_ACCSENS_init(void)
{
	// All axes enable, low power, 10Hz output data rate:
	SPI_ACCSENS_writeByte(CTRL_REG1, CTRL_REG1_3D_LOPWR_10HZ);
	// No update while reading, +- 2g, self-test minus:
	SPI_ACCSENS_writeByte(CTRL_REG4, CTRL_REG4_BDU_2G_STSIGN);
}

/**
 * Sets the LIS302DLH power-down mode. If you
 * do not need the sensor, you can save energy
 * by using the sensor power-down mode.
 *
 */
void SPI_ACCSENS_shutdown(void)
{
	// LIS302DLH in power-down mode:
	SPI_ACCSENS_writeByte(CTRL_REG1, CTRL_REG1_POWERDOWN);
}

/**
 * This function reads the X-axis, Y-axis and Z-axis
 * values from the LIS302DLH accelerometer and stores
 * them in the global variables x_axisa, y_axisa and
 * z_axisa.
 *
 */
void SPI_ACCSENS_read(void)
{
#ifndef EXP_STACK_1
	// Default sensor position (M32 located on the RP6 rear stack):
	// xb = -y:
	x_axisa = SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Y_L) | (SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Y_H) << 8);
	x_axisa *= -1;
	// yb = -x:
	y_axisa = SPI_ACCSENS_readByte(OUT_X_L) | (SPI_ACCSENS_readByte(OUT_X_H) << 8);
	y_axisa *= -1;
	// zb = z:
	z_axisa = SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Z_L) | (SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Z_H) << 8);
#else
	// Other sensor position (M32 located on the RP6 front stack):
	// xb = y:
	x_axisa = SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Y_L) | (SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Y_H) << 8);
	// yb = x:
	y_axisa = SPI_ACCSENS_readByte(OUT_X_L) | (SPI_ACCSENS_readByte(OUT_X_H) << 8);
	// zb = z:
	z_axisa = SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Z_L) | (SPI_ACCSENS_readByte(OUT_Z_H) << 8);
#endif
}

/**
 * This function limits and normalizes the x-axisa,
 * y-axisa and z-axisa values read from the LIS302DLH
 * accelerometer with the function SPI_ACCSENS_read() and
 * stores them in the global double variables xa, ya and
 * za.
 * It also calculates the position in space in form of the
 * tilt angles (the = pitch, phi = roll) and stores them
 * in the global double variables the and phi.
 *
 */
void SPI_ACCSENS_normalize(void)
{
	// Limit raw values:
	if (x_axisa < MIN_X_A) x_axisa = MIN_X_A;
	if (x_axisa > MAX_X_A) x_axisa = MAX_X_A;
	if (y_axisa < MIN_Y_A) y_axisa = MIN_Y_A;
	if (y_axisa > MAX_Y_A) y_axisa = MAX_Y_A;
	if (z_axisa < MIN_Z_A) z_axisa = MIN_Z_A;
	if (z_axisa > MAX_Z_A) z_axisa = MAX_Z_A;
	xa = (double) x_axisa / 10000.0;
	ya = (double) y_axisa / 10000.0;
	za = (double) z_axisa / 10000.0;
	// Calculate Pitch and Roll:
	phi = asin(xa);								// Calculate the and phi
	the = asin(ya / cos(the));					//  from the raw values
}

/**
 * This function calculates the position in space by
 * using the the and phi values (see function
 * SPI_ACCSENS_normalize()!). It stores the position
 * in the global double variables pitch and roll. 
 *
 */
void SPI_ACCSENS_position(void)
{
	pitch = the * 180 / M_PI + OFFSET_PITCH_A;
	roll = phi * 180 / M_PI + OFFSET_ROLL_A;
}

/******************************************************************************
 * Additional info
 * ****************************************************************************
 * Changelog:
 * - v. 1.0 (initial release) 04.04.2014 by Dirk
 *
 * ****************************************************************************
 */

/*****************************************************************************/
// EOF

Erklärung

Demo

makefile:

...
TARGET = RP6Control_01_ACCSENS
...
SRC += $(RP6_LIB_PATH)/RP6control/RP6ControlLib.c
SRC += $(RP6_LIB_PATH)/RP6common/RP6uart.c
SRC += $(RP6_LIB_PATH)/RP6control/RP6ControlACCSENSLib.c
...

Datei: RP6Control_01_ACCSENS.c

// Uncommented Version of RP6Control_01_ACCSENS.c
// written by Dirk
// ------------------------------------------------------------------------------------------

#include "RP6ControlACCSENSLib.h"


void writeDouble(double number, uint8_t width, uint8_t prec)
{char buffer[width + 1];
	dtostrf(number, width, prec, &buffer[0]);
	writeString(&buffer[0]);
}

void writeDoubleLCD(double number, uint8_t width, uint8_t prec)
{char buffer[width + 1];
	dtostrf(number, width, prec, &buffer[0]);
	writeStringLCD(&buffer[0]);
}


int main(void)
{
	initRP6Control();

	writeString_P("\n\nRP6Control SPI ACCSENS Test Program!\n"); 
	setLEDs(0b1111);
	mSleep(50);
	initLCD(); 
	showScreenLCD("################", "################");

	showScreenLCD("  SPI ACCSENS", "  Test Program");
	mSleep(1000);
	setLEDs(0b0000);

	SPI_ACCSENS_init();

	uint8_t whoami = SPI_ACCSENS_readByte(WHO_AM_I);
	writeString_P("\nWHO AM I: ");
	writeInteger(whoami, HEX);
	writeChar('\n');
	mSleep(2000);
	
	startStopwatch1();

	while(true) 
	{
		if(getStopwatch1() > 1000)
		{
			SPI_ACCSENS_read();
			writeString_P("\n3D Accelerometer SENSOR ->\n");
			writeString_P("X-axis: ");
			writeInteger(x_axisa, DEC);
			writeChar('\n');
			writeString_P("Y-axis: ");
			writeInteger(y_axisa, DEC);
			writeChar('\n');
			writeString_P("Z-axis: ");
			writeInteger(z_axisa, DEC);
			writeChar('\n');
			SPI_ACCSENS_normalize();
			SPI_ACCSENS_position();
			writeString_P("POSITION: \n");
			writeString_P("  Pitch [°]: ");
			writeDouble(pitch, 6, 1);
			writeChar('\n');
			writeString_P("  Roll [°]:  ");
			writeDouble(roll, 6, 1);
			writeChar('\n');
			setCursorPosLCD(0, 0);
			writeStringLCD_P("P");
			writeDoubleLCD(pitch, 6, 1);
			writeStringLCD_P(" ");
			setCursorPosLCD(0, 8);
			writeStringLCD_P("R");
			writeDoubleLCD(roll, 6, 1);
			writeStringLCD_P(" ");
			setCursorPosLCD(1, 0);
			writeStringLCD_P("X");
			writeIntegerLCD(x_axisa, DEC);
			writeStringLCD_P("   ");
			setCursorPosLCD(1, 5);
			writeStringLCD_P("Y");
			writeIntegerLCD(y_axisa, DEC);
			writeStringLCD_P("   ");
			setCursorPosLCD(1, 10);
			writeStringLCD_P("Z");
			writeIntegerLCD(z_axisa, DEC);
			writeStringLCD_P("    ");
			mSleep(2000);
		}
	}
	return 0;
}

Erklärung

Erfahrungsberichte

...in Arbeit...(kann aber gerne ergänzt werden)

Siehe auch

Weblinks

Siehe auch die Weblinks im RP6v2 und im RP6 Artikel!

RP6 Sensor Board bei CONRAD
JM3 Engeneering: RP6 Roboter Erweiterung
Ankündigung einer Sensorerweiterungsplatine für die RP6v2 M256 WiFi im Roboternetz RP6 Forum
Erfahrungsbericht zur Sensorerweiterungsplatine im AREXX Support Forum und im Roboternetz RP6 Forum

Autoren

--Dirk 06:22, 5. Apr 2014 (CET)

RP6 Sensor Board und Xtra Module

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