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.. _2.2.9_c_pi5:

2.2.9 Modulo MPU6050
====================

Introduzione
------------

Il MPU-6050 è il primo e unico dispositivo di tracciamento del movimento a 6 
assi al mondo (giroscopio a 3 assi e accelerometro a 3 assi) progettato per 
smartphone, tablet e sensori indossabili che richiedono queste caratteristiche, 
tra cui basso consumo, basso costo e alte prestazioni.

In questo esperimento, utilizziamo l'I2C per ottenere i valori dell'accelerometro 
a tre assi e del giroscopio a tre assi dell'MPU6050 e li visualizziamo sullo schermo.


Componenti necessari
------------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti. 

.. image:: ../img/list_2.2.6.png

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link: 

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nome	
        - ELEMENTI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUZIONE COMPONENTE
        - LINK PER L'ACQUISTO

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_mpu6050`
        - |link_mpu6050_buy|

Schema elettrico
--------------------

Il MPU6050 comunica con il microcontrollore tramite l'interfaccia bus I2C. 
I pin SDA1 e SCL1 devono essere collegati al pin corrispondente.

.. image:: ../img/image330.png


Procedure sperimentali
--------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../img/image227.png


**Passo 2**: Configura I2C (vedi Appendice :ref:`i2c_config`. Se hai già configurato I2C, salta questo passaggio.)

**Passo 3:** Vai alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.2.9/

**Passo 4:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.9_mpu6050.c -lwiringPi -lm

**Passo 5:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Dopo aver eseguito il codice, l'angolo di deviazione sugli assi x, y e l'accelerazione, la velocità angolare su ciascun asse letti dall'MPU6050 verranno stampati sullo schermo dopo essere stati calcolati.

.. note::

    * Se viene visualizzato l'errore ``wiringPi.h: No such file or directory``, consulta :ref:`install_wiringpi`.
    * Se ricevi l'errore ``Unable to open I2C device: No such file or directory``, consulta :ref:`i2c_config` per abilitare I2C e verifica se i collegamenti sono corretti.

**Codice**


.. code-block:: c

    #include  <wiringPiI2C.h>
    #include <wiringPi.h>
    #include  <stdio.h>
    #include  <math.h>
    int fd;
    int acclX, acclY, acclZ;
    int gyroX, gyroY, gyroZ;
    double acclX_scaled, acclY_scaled, acclZ_scaled;
    double gyroX_scaled, gyroY_scaled, gyroZ_scaled;

    int read_word_2c(int addr)
    {
    int val;
    val = wiringPiI2CReadReg8(fd, addr);
    val = val << 8;
    val += wiringPiI2CReadReg8(fd, addr+1);
    if (val >= 0x8000)
        val = -(65536 - val);
    return val;
    }

    double dist(double a, double b)
    {
    return sqrt((a*a) + (b*b));
    }

    double get_y_rotation(double x, double y, double z)
    {
    double radians;
    radians = atan2(x, dist(y, z));
    return -(radians * (180.0 / M_PI));
    }

    double get_x_rotation(double x, double y, double z)
    {
    double radians;
    radians = atan2(y, dist(x, z));
    return (radians * (180.0 / M_PI));
    }

    int main()
    {
    fd = wiringPiI2CSetup (0x68);
    wiringPiI2CWriteReg8 (fd,0x6B,0x00);//disabilita la modalità sleep 
    printf("set 0x6B=%X\n",wiringPiI2CReadReg8 (fd,0x6B));
    
    while(1) {

        gyroX = read_word_2c(0x43);
        gyroY = read_word_2c(0x45);
        gyroZ = read_word_2c(0x47);

        gyroX_scaled = gyroX / 131.0;
        gyroY_scaled = gyroY / 131.0;
        gyroZ_scaled = gyroZ / 131.0;

        //Stampa i valori sugli assi X, Y e Z del sensore giroscopico.
        printf("Il mio gyroX_scaled: %f\n", gyroX_scaled);
        printf("Il mio gyroY_scaled: %f\n", gyroY_scaled);
        printf("Il mio gyroZ_scaled: %f\n", gyroZ_scaled);

        acclX = read_word_2c(0x3B);
        acclY = read_word_2c(0x3D);
        acclZ = read_word_2c(0x3F);

        acclX_scaled = acclX / 16384.0;
        acclY_scaled = acclY / 16384.0;
        acclZ_scaled = acclZ / 16384.0;
        
        //Stampa i valori sugli assi X, Y e Z del sensore di accelerazione.
        printf("Il mio acclX_scaled: %f\n", acclX_scaled);
        printf("Il mio acclY_scaled: %f\n", acclY_scaled);
        printf("Il mio acclZ_scaled: %f\n", acclZ_scaled);

        printf("La mia rotazione X: %f\n", get_x_rotation(acclX_scaled, acclY_scaled, acclZ_scaled));
        printf("La mia rotazione Y: %f\n", get_y_rotation(acclX_scaled, acclY_scaled, acclZ_scaled));
        
        delay(100);
    }
    return 0;
    }

Spiegazione del Codice
--------------------------

.. code-block:: c

    int read_word_2c(int addr)
    {
    int val;
    val = wiringPiI2CReadReg8(fd, addr);
    val = val << 8;
    val += wiringPiI2CReadReg8(fd, addr+1);
    if (val >= 0x8000)
        val = -(65536 - val);
    return val;
    }

Legge i dati del sensore inviati dall'MPU6050.

.. code-block:: c

    double get_y_rotation(double x, double y, double z)
    {
    double radians;
    radians = atan2(x, dist(y, z));
    return -(radians * (180.0 / M_PI));
    }

Otteniamo l'angolo di deviazione sull'asse Y.

.. code-block:: c

    double get_x_rotation(double x, double y, double z)
    {
    double radians;
    radians = atan2(y, dist(x, z));
    return (radians * (180.0 / M_PI));
    }

Calcola l'angolo di deviazione dell'asse X.

.. code-block:: c

    gyroX = read_word_2c(0x43);
    gyroY = read_word_2c(0x45);
    gyroZ = read_word_2c(0x47);

    gyroX_scaled = gyroX / 131.0;
    gyroY_scaled = gyroY / 131.0;
    gyroZ_scaled = gyroZ / 131.0;

    //Print values for the X, Y, and Z axes of the gyroscope sensor.
    printf("My gyroX_scaled: %f\n", gyroY X_scaled);
    printf("My gyroY_scaled: %f\n", gyroY Y_scaled);
    printf("My gyroZ_scaled: %f\n", gyroY Z_scaled);

Legge i valori degli assi X, Y e Z del sensore giroscopico, 
converte i dati grezzi in valori di velocità angolare e poi li stampa.

.. code-block:: c

    acclX = read_word_2c(0x3B);
    acclY = read_word_2c(0x3D);
    acclZ = read_word_2c(0x3F);

    acclX_scaled = acclX / 16384.0;
    acclY_scaled = acclY / 16384.0;
    acclZ_scaled = acclZ / 16384.0;
        
    //Print the X, Y, and Z values of the acceleration sensor.
    printf("My acclX_scaled: %f\n", acclX_scaled);
    printf("My acclY_scaled: %f\n", acclY_scaled);
    printf("My acclZ_scaled: %f\n", acclZ_scaled);

Legge i valori degli assi X, Y e Z del sensore di accelerazione,
converte i dati grezzi in valori di accelerazione (in unità di gravità) e poi li stampa.

.. code-block:: c

    printf("My X rotation: %f\n", get_x_rotation(acclX_scaled, acclY_scaled, acclZ_scaled));
    printf("My Y rotation: %f\n", get_y_rotation(acclX_scaled, acclY_scaled, acclZ_scaled));

Stampa gli angoli di deviazione degli assi X e Y.

Immagine del fenomeno
-------------------------

.. image:: ../img/image228.jpeg
