Windows 10: как использовать расширение IoT для Raspberry Pi 2 (часть 2)

В предыдущем посте мы обсуждали возможность добавления расширения для универсальных проектов и сделали краткий обзор по классам GPIO. Сегодня я собираюсь продолжить обзор расширения IoT и обсудить I2C и его классы.

МЫ будем работать с датчиком MPU6050, который предоставляет данные из гироскопа и акселерометра. Эти данные очень полезны для людей, которые хотели бы создать свои собственные беспилотные летательные аппараты (дроны) и вертолеты.

Этот датчик не требует какой-либо пайки и содержит преобразователь напряжения (с 5V до 3,3V) (чип 6050 использует питание 3,3V),  что позволяет использовать питание от ESC или других плат с выводом в 5V.

Для общения MPU 6050 использует I2C концентратор. Таким образом, для того, чтобы подготовить датчик к работе, необходимо подключить 5V и GND контакты к VCC на Raspberry и GND на датчике. Кроме того, вы должны подключить SDA и SCL контакты. У этого датчика нет светодиодов,  поэтому непросто понять все ли в порядке. Так что самый простой способ проверить работает он или нет — начать разработку.

Все необходимые классы вы можете найти в пространстве имен Windows.Devices.I2c и первый из них — это I2cDevice. Каждое устройство, к которому вы подключаетесь используя концентратор I2C, должно быть связано с объектом класса I2cDevice и только благодаря этому объекту разработчики могут общаться с устройством. Наиболее распространенные методы это Read и Write, которые работают с массивом байтов для получения или отправления данных. Но в большинстве случаев вам необходимо не просто так отправить данные на устройство, а отправить их с целью получения определенного ответа. Для того чтобы избежать вызова двух методов, в классе I2CDevice есть метод WriteRead. Он принимает два параметра в виде массива байтов. Первый массив содержит данные, которые вы собираетесь отправить на устройство, второй — буфер для данных из устройства.

Благодаря классу I2cDevice легко обмениваться данными с устройствами, но для того, чтобы получить ссылку на объект I2cDevice, вам нужно выполнить несколько задач.

Прежде всего, вам необходимо получить ссылку на I2C устройства. Microsoft использует тот же подход, что и для всех других устройств, таких как Bluetooth, WiFi и т.п. Вы должны использовать понятное имя для создания строки запроса для устройства и попытаться его найти. Метод GetdeviceSelector класса I2cDevice позволяет создать строку запроса. Для того, чтобы найти информацию о существующем устройстве вы должны использовать метод FindAllAsync класса DeviceInformation. Этот метод возвращает информацию о доступных I2C устройствах и вы можете использовать эту информацию для того, чтобы создать объект класса I2cDevice. На следующем шаге необходимо создать строку подключения к датчику. Это можно легко сделать с помощью класса I2cConnectionString. Если у вас есть информация об устройстве I2C и строка подключения внешнего устройства/датчика —  можно создать объект, используя метод FromIdAsync класса I2cDevice.

Таким образом, для моего MPU 6050я создал следующий код:

class MPU6050
{
   //I2C address
   private const byte MPUAddress = 0xD2>>1;
   private I2cDevice mpu5060device;

   public async Task BeginAsync()
   {
      string advanced_query_syntax = I2cDevice.GetDeviceSelector("I2C1");
      DeviceInformationCollection device_information_collection = await DeviceInformation.FindAllAsync(advanced_query_syntax);
      string deviceId = device_information_collection[0].Id;

      I2cConnectionSettings mpu_connection = new I2cConnectionSettings(MPUAddress);
      mpu_connection.BusSpeed = I2cBusSpeed.FastMode;
      mpu_connection.SharingMode = I2cSharingMode.Shared;

      mpu5060device = await I2cDevice.FromIdAsync(deviceId, mpu_connection);

      mpuInit();
   }
}

метод mpuInit отправляет начальные значения датчика (опишу его ниже). По документации MPUAddress должен быть 0xD2, но мы должны взять только 7 бит данного значения, поэтому я сместил значение на один бит вправо.

После того, как у нас появится объект класса I2cDevice, мы можем начать работать с устройством. Это не так то просто, так как у MPU 6050 есть множество регистров и вы должны понимать большинство из них. Кроме того, вы должны инициализировать датчик, чтобы получить значения. Давайте рассмотрим несколько регистров:

• 0x6B — управление питанием. Можно устанавливать различные настройки, относящиеся к режиму питания, но самый важный бит под номером семь. Благодаря ему вы можете установить датчик в исходное состояние;
• Данные акселерометра — 0x3B — 0x40. Есть 6 байт, которые содержат данные для осей х, у и z. Для каждой оси — 2 байта данных;
• 0x41 — 0x42 — два байта, которые представляют температуру;
• 0x43 — 0x48 — 6 байт для данных гироскопа (подобно акселерометру);

Таким образом, вы можете использовать метод mpuInit для настройки начального состояния датчика. Например, вы можете сбросить данные датчика с помощью следующей команды:

mpu5060device.Write(new byte[] { 0x6B, 0x80 });

Для того, чтобы измерить что-то  — используйте метод WriteRead. Что бы не городить кучу кода, в качестве примера работы с датчиками, я покажу как измерить температуру. Для этого вы можете использовать следующий код:

byte mpuRegRead(byte regAddr)<
{
   byte[] data=new byte[1];

   mpu5060device.WriteRead(new byte[] { regAddr },data);

   return data[0];
}

public double mpuGetTemperature()
{
   double temperature;
   short calc = 0
   byte []data = new byte[2];
   data[0] = mpuRegRead(MPU_REG_TEMP_OUT_H);//0x41
   data[1] = mpuRegRead(MPU_REG_TEMP_OUT_L);//0x42
   calc = (short)((data[0] << 8) | data[1]);

   temperature = (calc / 340.0) + 36.53;
   return temperature;
}

Позже я опубликую ссылку на дополнительные классы для работы с остальными сенсорами, написанные на C#.

Ссылка на источник: Windows 10: How to use IoT extension for Raspberry Pi 2 (part 2)