第四章MPU6000传感器驱动解析

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第四章MPU6000传感器驱动解析

         Mpu6000是一个3轴加速度和3轴陀螺仪传感器，这一章节我们将对MPU6000这个传感器进行解析，依照这个解析步骤同样可以对L3GD20（3轴陀螺仪）、HMC5883（3轴磁力计）、MS5611（气压高度计）程序进行阅读理解，应为这几个传感器同样都是采用SPI协议，这个可以查看硬件图，待会我们也会贴出来。

         首先我们当然是找到驱动的入口，这个我们很容易找到驱动的入口就是

这个函数。至于这个函数我们可以查看到初始化这个几个参数是这个，这里我们对他进行分析一下，busid就是说明是哪个总线协议，可以看到这个枚举型是有5个数的都是关于内部SPI，外部SPI，内部IIC，外部IIC，这里的外部内部的意思是板上的传感器和自己外加的传感器，这个要理解清楚哦。Device_type是设备类型，external就是定义是内部V2硬件的传感器还自己外接的传感器，旋转角度其实就是跟传感器的摆放位置相关，加速度范围是8G，即为+-4G。

然后就是这个函数了

这个其实就是解析了启动传感器的判断了，还记得

这些就是在这里解析了，这里说明一下前面是对照找这个参数，然后接个冒号就是找这个参数值，比如我们来对照mpu6000 –X –R 4 start这个就是首先解析到-X就是

然后找到-R 然后找到这个参数后是4就是rotation是4也就是yaw旋转180°，接着获取start参数

，这个介绍完了，我们来查找我们V2硬件的mpu6000的启动吧。我们找到rc.sensors中有

这里就是启动了，如果不知道怎么找，那就去仔细阅读RCS那一章节了，然后再仔细阅读rc.sensors了。这里可以看得出不会进入该函数了。

接着进入到函数

这里的参数是，这里我不妨贴出来这个函数实际运行的就是进入到start中这里就会对驱动去循环查询然后运行

，这里我们不对这个做详细说明，有兴趣的可以去看看，这里我们知道V2的硬件板就是使用的内部板载传感器。然后我们对start_bus说明，这个函数是启动总线协议了。这些个参数是进入函数

这里就是对函数协议的控制了。这里我们先找到设备总线的选择，针对MPU6000我们选择的是

看到没这里我们选择的是

这个函数哦bus.busnum这个参数我们到

中去找发现是

，device_type参数是6000，external还是0。

         进入到函数MUP6000_SPI_interface中external=0我们进入到else中，由于我们在板子的配置中并没有定义PX4_SPIDEV_ICM，所以cs=PX4_SPIDEV_MPU=4。现在进入到

注：，这里是一个构造函数，C++中的new其实就是类似于C语言中的初始化。

看到没这里就开始对SPI的配置进行说明了，这里SPI的进行选择了哦，这里的bus=1了哦注意。Device变成了cs=4哦，然后就是模式和速率了。

这里对SPI的选择模式和配置就完成了。然后回到mpu6000.cpp中的下一步就是

初始化协议了，这里用到了虚函数的概念哦，这里不懂也没关系，最好是了解一下这些概念，应为这个系统会有很多都用到了虚函数，这里告诉你这个虚函数的就是SPI的初始化了。这里我们要找的就是SPI.ccp了，你可以查看到SPI的初始化了。这里我们就与刚才协议的驱动对接上了，

刚才说到这里的_bus=1，返回的值_dev=1,_device=cs=4

追踪到这里就是这个函数了，至于为什么开始是SPI_SELECT到后面变成了STM32_spi1select到spi驱动篇去看看。这里选择的执行时

，好了我们在来看看硬件图，看到没现在都对应起来了吧，spi选择的是SPI1，cs选择的是PC2引脚

。

再回到mpu6000.cpp中接下来就该

这里就开始对mpu6000的相关设置和配置，这里我们不对它进行细说这里还是一个构造函数，只是对相关数据进行初始化。这里面有很多，就有对路径注册，滤波器初始化，参数的初始化等等。这里开始进入到驱动的数据读取端了。这里的初始化是重载了器件的init函数，也就是

这个函数就需要仔细去阅读了，这里主要是去MPU的ID 

，然后设备初始化开辟数据空间

进行复位相关配置等等，这里需要配合MPU6000的寄存器手册去看，这里不详细说明，如果有需要大家提出来，本人也是可以出一个文档进行说明，来教大家如何查看数据手册和编写底层驱动的。

这里的重头函数是，这里面就有了数据的读取了。进入该函数，首先进行定义数据，真正的读取是函数

这个函数是read，至于为什么是read函数就需要有一点linux的常识了，这里的read是一个虚函数。这里后面到时候在做解释。

这里就开始组合数据帧了，得到原始的加速度，温度和陀螺仪数据。

得到数据后对这些数据的处理也比价多，有数据非0判断、数据交换、旋转、数据偏移纠正滤波。这些里面就涉及到了算法哦，比如原始数据的滤波器就用到了二阶滤波。算法这块我们暂时不去细讲，目前的文档比较适合应用，到时候也会出一些文档适合真正的高手，就是算法这块了。

数据相关处理完了之后就是nuttx的 机制出马了需要发布数据。就是通过

这里也说一下，sensor_accel、sensor_gyro这两个就是主题的名字，至于这个主题就是

这个文件夹下的.msg文件的名字了。打开这些文件你可以看到

这里面就有对数据的说明了，这里说一下.msg文件只是一个过渡文件，最终会通过系统工具转换为.h文件。如果自己要写新的主题数据也是一样的编写一个.msg文件然后再目录下的Cmakelists文件加入新的.msg文件就Ok了。在使用的时候加入头文件（对应的文件.h）>就行了。这个生成的h文件是在目录下。发布数据后就差不多完事了。然后就是启动自动收集数据了。

。这样MPU6000的数据和驱动就打通了哦。

这里对nuttx的相关函数进行说明一下，自己去理解哦，这个并不难，也没必要知道函数怎么来的，只需要知道函数功能和使用就行了。

int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout)

功能：监控文件描述符（多个）；

说明：timemout=0,poll()函数立即返回而不阻塞；timeout=INFTIM(-1),poll()会一直阻塞下去，直到检测到return > 0；

参数：

    fds:struct pollfd结构类型的数组；

    nfds:用于标记数组fds中的结构体元素的总数量；

    timeout:是poll函数调用阻塞的时间，单位：毫秒；

返回值：

    >0：数组fds中准备好读、写或出错状态的那些socket描述符的总数量；

    ==0:poll()函数会阻塞timeout所指定的毫秒时间长度之后返回;

    -1:poll函数调用失败；同时会自动设置全局变量errno；

int orb_subscribe(const struct orb_metadata *meta)

功能：订阅主题（topic）;

说明：即使订阅的主题没有被公告，但是也能订阅成功；但是在这种情况下，却得不到数据，直到主题被公告；

参数：

    meta:uORB元对象，可以认为是主题id，一般是通过ORB_ID(主题名)来赋值；

返回值：

    错误则返回ERROR;成功则返回一个可以读取数据、更新话题的句柄；如果待订阅的主题没有定义或声明则会返回-1，然后会将errno赋值为ENOENT;

eg:

    int fd = orb_subscribe(ORB_ID(topicName));

int orb_copy(const struct orb_metadata *meta, int handle, void *buffer)

功能：从订阅的主题中获取数据并将数据保存到buffer中；

参数：

    meta:uORB元对象，可以认为是主题id，一般是通过ORB_ID(主题名)来赋值;

    handle:订阅主题返回的句柄；

    buffer:从主题中获取的数据；

返回值：

    返回OK表示获取数据成功，错误返回ERROR;否则则有根据的去设置errno;

eg:

    struct sensor_combined_s raw;

    orb_copy(ORB_ID(sensor_combined), sensor_sub_fd, &raw);

orb_advert_t orb_advertise(const struct orb_metadata *meta, const void *data)

功能：公告发布者的主题；

说明：在发布主题之前是必须的；否则订阅者虽然能订阅，但是得不到数据；

参数：

    meta:uORB元对象，可以认为是主题id，一般是通过ORB_ID(主题名)来赋值;

    data:指向一个已被初始化，发布者要发布的数据存储变量的指针；

返回值：错误则返回ERROR;成功则返回一个可以发布主题的句柄；如果待发布的主题没有定义或声明则会返回-1，然后会将errno赋值为ENOENT;

eg:

    struct vehicle_attitude_s att;

    memset(&att, 0, sizeof(att));

    int att_pub_fd = orb_advertise(ORB_ID(vehicle_attitude), &att);

int orb_publish(const struct orb_metadata *meta, orb_advert_t handle, const void *data)

功能：发布新数据到主题；

参数：

    meta:uORB元对象，可以认为是主题id，一般是通过ORB_ID(主题名)来赋值;

    handle:orb_advertise函数返回的句柄；

    data:指向待发布数据的指针；

返回值：OK表示成功；错误返回ERROR；否则则有根据的去设置errno;

eg:

    orb_publish(ORB_ID(vehicle_attitude), att_pub_fd, &att);

int orb_set_interval(int handle, unsigned interval)

功能：设置订阅的最小时间间隔；

说明：如果设置了，则在这间隔内发布的数据将订阅不到；需要注意的是，设置后，第一次的数据订阅还是由起初设置的频率来获取，

参数：

    handle:orb_subscribe函数返回的句柄；

    interval:间隔时间，单位ms;

返回值：OK表示成功；错误返回ERROR；否则则有根据的去设置errno;

eg:

    orb_set_interval(sensor_sub_fd, 1000);

orb_advert_t orb_advertise_multi(const struct orb_metadata *meta, const void *data, int *instance, int priority)

功能：设备/驱动器的多个实例实现公告，利用此函数可以注册多个类似的驱动程序；

说明：例如在飞行器中有多个相同的传感器，那他们的数据类型则类似，不必要注册几个不同的话题；

参数：

    meta:uORB元对象，可以认为是主题id，一般是通过ORB_ID(主题名)来赋值;

    data:指向一个已被初始化，发布者要发布的数据存储变量的指针；

    instance:整型指针，指向实例的ID（从0开始）；

    priority:实例的优先级。如果用户订阅多个实例，优先级的设定可以使用户使用优先级高的最优数据源；

返回值：

    错误则返回ERROR;成功则返回一个可以发布主题的句柄；如果待发布的主题没有定义或声明则会返回-1，然后会将errno赋值为ENOENT;

eg:

    struct orb_test t;

    t.val = 0;

    int instance0;

    orb_advert_t pfd0 = orb_advertise_multi(ORB_ID(orb_multitest), &t, &instance0, ORB_PRIO_MAX);

int orb_subscribe_multi(const struct orb_metadata *meta, unsigned instance)

功能：订阅主题（topic）;

说明：通过实例的ID索引来确定是主题的哪个实例；

参数：

    meta:uORB元对象，可以认为是主题id，一般是通过ORB_ID(主题名)来赋值;

    instance:主题实例ID;实例ID=0与orb_subscribe()实现相同；

返回值：

    错误则返回ERROR;成功则返回一个可以读取数据、更新话题的句柄；如果待订阅的主题没有定义或声明则会返回-1，然后会将errno赋值为ENOENT;

eg:

    int sfd1 = orb_subscribe_multi(ORB_ID(orb_multitest), 1);

int orb_unsubscribe(int handle)

功能：取消订阅主题；

参数：

    handle:主题句柄；

返回值：

    OK表示成功；错误返回ERROR;否则则有根据的去设置errno;

eg:

    ret = orb_unsubscribe(handle);

int orb_check(int handle, bool *updated)

功能：订阅者可以用来检查一个主题在发布者上一次更新数据后，有没有订阅者调用过ob_copy来接收、处理过；

说明：如果主题在在被公告前就有人订阅，那么这个API将返回“not-updated”直到主题被公告。可以不用poll，只用这个函数实现数据的获取。

参数：

    handle:主题句柄；

    updated:如果当最后一次更新的数据被获取了，检测到并设置updated为ture;

返回值：

    OK表示检测成功；错误返回ERROR;否则则有根据的去设置errno;

eg:

    if (PX4_OK != orb_check(sfd, &updated)) {

        return printf("check(1) failed");

    }

    if (updated) {

        return printf("spurious updated flag");

    }

    //or

    bool updated;

    struct random_integer_data rd;

   

    orb_check(topic_handle, &updated);

    if (updated) {

       

        orb_copy(ORB_ID(random_integer), topic_handle, &rd);

        printf("Random integer is now %d\n", rd.r);

    }

int orb_stat(int handle, uint64_t *time)

功能：订阅者可以用来检查一个主题最后的发布时间；

参数：

    handle:主题句柄；

    time:存放主题最后发布的时间；0表示该主题没有发布或公告；

返回值：

    OK表示检测成功；错误返回ERROR;否则则有根据的去设置errno;

eg:

    ret = orb_stat(handle,time);

int orb_exists(const struct orb_metadata *meta, int instance)

功能：检测一个主题是否存在；

参数：

    meta:uORB元对象，可以认为是主题id，一般是通过ORB_ID(主题名)来赋值;

    instance:ORB 实例ID;

返回值：

    OK表示检测成功；错误返回ERROR;否则则有根据的去设置errno;

eg:

    ret = orb_exists(ORB_ID(vehicle_attitude),0);

int orb_priority(int handle, int *priority)

功能：获取主题优先级别；

参数：

    handle:主题句柄；

    priority:存放获取的优先级别；

返回值：

    OK表示检测成功；错误返回ERROR;否则则有根据的去设置errno;

eg:

    ret = orb_priority(handle,&priority);

数据流程使用如下图：

http://blog.youkuaiyun.com/qq_18112493/article/details/69951102