飞控的3轴惯性控制--mpu5060
现在很多飞控控制平衡都是采用mpu5060或者其他3轴惯性传感器实现的，我给大家一个上位机程序从入手MPU6050，开始就想做出和论坛里几位老师一样的动态演示效果，但是一直不知道卡在那个地方就是出不来。
今天晚上终于搞定了把经验拿出来供大家分享。
1.关于Arduino的版本问题：这个问题老师们没有在MPU6050的帖子里提到过只在别的地方说过，但是请注意非常重要这点，大部分串口输出不正常都是因为版本问题。请各位自行下载老师们用的Arduino022看来不是版本越新愈好。
2.Processing的问题，这里主要是COM口的问题和字体问题，我的经验是COM的指定只要这样写就没有问题了：
myPort = new Serial(this, "COM8", 9600);而下面的那句
myPort = new Serial(this, "/dev/ttyUSB0", 9600);这个要注释掉因为这是给linux用的（也是一位老师告诉我的，在此谢过）
解决了上面两个问题就没有问题了我觉得。
但是从实际效果来看我有一个疑问？为什么我水平旋转传感器时，Processing里的3D方块不旋转呢？我做各个方向的加速度运动也没反应呢？
Arduino代码：
#include "Wire.h"
#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050.h"
MPU6050 accelgyro;
int16_t ax, ay, az;
int16_t gx, gy, gz;
char str;
void setup() {
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
accelgyro.initialize();
}
void loop() {
accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);
sprintf(str, "%d,%d,%d,%d,%d,%d,%d", ax, ay, az, gx, gy, gz);
Serial.print(str);
Serial.write(byte(10));
delay(50);
}
本帖最后由 工程大使 于 2014-2-11 15:18 编辑
process代码
import processing.serial.*;
Serial myPort;// 创建串口对象myPort
boolean firstSample = true;
float [] RwAcc = new float; // 通过加速度传感器把重力加速度投影在x/y/z三轴上
float [] Gyro = new float; // 陀螺仪读取
float [] RwGyro = new float; // 重新读取陀螺仪
float [] Awz = new float; // XZ/ YZ平面和Z轴（度）R的投影之间的角度
float [] RwEst = new float;
int lastTime = 0;
int interval = 0;
float wGyro = 10.0;
int lf = 10; // 10在ASCII表中表示'\n'
byte[] inBuffer = new byte;
PFont font;
final int VIEW_SIZE_X = 600, VIEW_SIZE_Y = 600;
void setup()
{
size(VIEW_SIZE_X, VIEW_SIZE_Y, P3D);
<font color="Red"> myPort = new Serial(this, "COM3", 9600); // 设置电脑第三个COM口为连接端口，这个要根据你电脑情况进行设置。</font>
//myPort = new Serial(this, "/dev/ttyUSB0", 9600);
<font color="Red"> // 加载字体，字体必须在代码文件同目录下的data文件夹中
font = loadFont("/home/zwang/processing/processing-1.5.1/modes/android/examples/Basics/Typography/Letters/data/CourierNew36.vlw");
}
</font>
void readSensors() {
if (myPort.available() > 0) {
if (myPort.readBytesUntil(lf, inBuffer) > 0) {
String inputString = new String(inBuffer);
String [] inputStringArr = split(inputString, ',');
// 把原始数据转换为G
RwAcc = float(inputStringArr) / 16384.0;
RwAcc = float(inputStringArr)/ 16384.0;
RwAcc = float(inputStringArr)/ 16384.0;
// 把原始数据转换为"度/秒"
Gyro = float(inputStringArr) / 131.0;
Gyro = float(inputStringArr) / 131.0;
Gyro = float(inputStringArr) / 131.0;
}
}
}
void normalize3DVec(float [] vector) {
float R;
R = sqrt(vector*vector + vector*vector + vector*vector);
vector /= R;
vector /= R;
vector /= R;
}
float squared(float x) {
return x*x;
}
void buildBoxShape() {
//box(60, 10, 40);
noStroke();
beginShape(QUADS);
//Z+ (绘图区域)
fill(#00ff00);
vertex(-30, -5, 20);
vertex(30, -5, 20);
vertex(30, 5, 20);
vertex(-30, 5, 20);
//Z-
fill(#0000ff);
vertex(-30, -5, -20);
vertex(30, -5, -20);
vertex(30, 5, -20);
vertex(-30, 5, -20);
//X-
fill(#ff0000);
vertex(-30, -5, -20);
vertex(-30, -5, 20);
vertex(-30, 5, 20);
vertex(-30, 5, -20);
//X+
fill(#ffff00);
vertex(30, -5, -20);
vertex(30, -5, 20);
vertex(30, 5, 20);
vertex(30, 5, -20);
//Y-
fill(#ff00ff);
vertex(-30, -5, -20);
vertex(30, -5, -20);
vertex(30, -5, 20);
vertex(-30, -5, 20);
//Y+
fill(#00ffff);
vertex(-30, 5, -20);
vertex(30, 5, -20);
vertex(30, 5, 20);
vertex(-30, 5, 20);
endShape();
}
void drawCube() {
pushMatrix();
translate(300, 450, 0);
scale(4, 4, 4);
rotateX(HALF_PI * -RwEst);
rotateZ(HALF_PI * RwEst);
buildBoxShape();
popMatrix();
}
void getInclination() {
int w = 0;
float tmpf = 0.0;
int currentTime, signRzGyro;
readSensors();
normalize3DVec(RwAcc);
currentTime = millis();
interval = currentTime - lastTime;
lastTime = currentTime;
if (firstSample || Float.isNaN(RwEst)) { // NaN用来等待检查从arduino过来的数据
for (w=0;w<=2;w++) {
RwEst = RwAcc; // 初始化加速度传感器读数
}
}
else {
// 对RwGyro进行评估
if (abs(RwEst) < 0.1) {
// Rz值非常的小，它的作用是作为Axz与Ayz的计算参照值，防止放大的波动产生错误的结果。
// 这种情况下就跳过当前的陀螺仪数据，使用以前的。
for (w=0;w<=2;w++) {
RwGyro = RwEst;
}
}
else {
// ZX/ZY平面和Z轴R的投影之间的角度，基于最近一次的RwEst值
for (w=0;w<=1;w++) {
tmpf = Gyro; // 获取当前陀螺仪的deg/s
tmpf *= interval / 1000.0f; // 得到角度变化值
Awz = atan2(RwEst, RwEst) * 180 / PI; // 得到角度并转换为度
Awz += tmpf; // 根据陀螺仪的运动得到更新后的角度
}
// 判断RzGyro是多少，主要看Axz的弧度是多少
// 当Axz在-90 ..90 => cos(Awz) >= 0这个范围内的时候RzGyro是准确的
signRzGyro = ( cos(Awz * PI / 180) >=0 ) ? 1 : -1;
// 从Awz的角度值反向计算RwGyro的公式请查看网页 http://starlino.com/imu_guide.html
for (w=0;w<=1;w++) {
RwGyro = sin(Awz * PI / 180);
RwGyro /= sqrt( 1 + squared(cos(Awz * PI / 180)) * squared(tan(Awz * PI / 180)) );
RwGyro = sin(Awz * PI / 180);
RwGyro /= sqrt( 1 + squared(cos(Awz * PI / 180)) * squared(tan(Awz * PI / 180)) );
}
RwGyro = signRzGyro * sqrt(1 - squared(RwGyro) - squared(RwGyro));
}
// 把陀螺仪与加速度传感器的值进行结合
for (w=0;w<=2;w++) RwEst = (RwAcc + wGyro * RwGyro) / (1 + wGyro);
normalize3DVec(RwEst);
}
firstSample = false;
}
void draw() {
getInclination();
background(#000000);
fill(#ffffff);
textFont(font, 20);
//float temp_decoded = 35.0 + ((float) (temp + 13200)) / 280;
//text("temp:\n" + temp_decoded + " C", 350, 250);
text("RwAcc (G):\n" + RwAcc + "\n" + RwAcc + "\n" + RwAcc + "\ninterval: " + interval, 20, 50);
text("Gyro (°/s):\n" + Gyro + "\n" + Gyro + "\n" + Gyro, 220, 50);
text("Awz (°):\n" + Awz + "\n" + Awz, 420, 50);
text("RwGyro (°/s):\n" + RwGyro + "\n" + RwGyro + "\n" + RwGyro, 20, 180);
text("RwEst :\n" + RwEst + "\n" + RwEst + "\n" + RwEst, 220, 180);
// display axes显示轴
pushMatrix();
translate(450, 250, 0);
stroke(#ffffff);
scale(100, 100, 100);
line(0, 0, 0, 1, 0, 0);
line(0, 0, 0, 0, -1, 0);
line(0, 0, 0, 0, 0, 1);
line(0, 0, 0, -RwEst, RwEst, RwEst);
popMatrix();
drawCube();
}
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