RDK IMU Module 使用手册

• RDK IMU Module 使用手册
  • 1. 简介
  • 2. GPIO 外设测试
  • 3. BMI088 SPI 读取方式
  • 4. BMI088 i2c 读取方式
  • 5. DS18B20 温度传感器读取方式

1. 简介

rdk_imu 仓库是专为使用 RDK_IMU_MODULE 模组及 RDK_IMU_CONNECTOR 载板的开发者设计的驱动仓库，支持在 RDK X3/X5 系列开发板上快速实现 GPIO、SPI、I2C 等接口外设的控制与驱动。该仓库提供对 BMI088 陀螺仪/加速度计的完整数据读取和处理功能，方便开发者在项目中轻松集成传感器数据采集。通过简易的 API 和示例代码，用户可以快速上手并实现对传感器数据的高效读取与分析，适用于多种物联网和嵌入式应用场景

RDK_IMU_MODULE 示意图：

RDK_IMU_CONNECTOR 示意图：

RDK IMU Pin脚分布：

以下是 RDK IMU 模块的 GPIO 引脚分布信息，包括各引脚的功能、对应的 X3/X5 管脚号、BCM 编码以及物理引脚的 BOARD 编码：

功能名	X3/X5管脚号	BCM编码	物理引脚BOARD编码
I2C_SDA	9	2	3
I2C_SCL	8	3	5
LED1	6	17	11
LED2	5	27	13
LED3	30	22	15
SPI_MOSI	12	10	19
SPI_MISO	13	9	21
SPI_SCLK	14	11	23
SPI_CS_ACC	15	8	24
SPI_CS_GYRO	28	7	26
BELL	118	6	31
INT_ACC	3	16	36
INT_GYRO	104	20	38
DQ_ds18b20	105	26	37

说明：

1. I2C_SDA 和 I2C_SCL：用于连接 BMI088 传感器 I2C 引脚。
2. LED1、LED2 和 LED3：可用于控制 LED 灯，进行指示或状态显示。
3. SPI_MOSI、SPI_MISO、SPI_SCLK、SPI_CS_ACC 和 SPI_CS_GYRO：用于 SPI 接口，连接 BMI088 加速度计和陀螺仪传感器。
4. BELL：用于蜂鸣器控制。
5. INT_ACC 和 INT_GYRO：连接 BMI088 传感器的中断引脚，接收传感器中断信号。
6. DQ_ds18b20：用于连接 DS18B20 温度传感器的数据引脚。

注意事项：

1. Python 代码：Python 代码使用 Hobot.GPIO 驱动，在代码中应按照 物理引脚 (BOARD 编码) 进行 GPIO 引脚的调用。BOARD 编码是开发板上实际的物理引脚编号。例如，要控制 LED1 时，应使用 BOARD 编码 11 对应的引脚。

2. C 代码：C 代码直接使用 内部芯片引脚号，即 X3/X5 管脚号。因此，在编写 C 代码时，应根据 X3/X5 开发板的管脚号进行引脚操作。例如，要控制 LED1 时，应使用 X3/X5 管脚号 6 对应的引脚。

例如：

• Python 代码 控制 LED1：

import Hobot.GPIO as GPIO
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)  # 使用 BOARD 编码 11
GPIO.output(11, GPIO.HIGH)

• C 代码 控制 LED1：

#include <wiringPi.h>
pinMode(6, OUTPUT);  // 使用 X3/X5 管脚号 6
digitalWrite(6, HIGH);

2. GPIO 外设测试

GPIO 外设可以通过 Python 或 C 语言进行测试，具体操作步骤如下：

Python 测试：

1. 使用 root 用户登录开发板： 确保以 root 用户身份登录开发板，以获得对 GPIO 引脚的控制权限。
2. 执行测试脚本： 运行 test_GPIO.py 脚本，该脚本会控制蜂鸣器和 LED，验证是否能够正常工作。

python test_GPIO.py

执行后，蜂鸣器应发出响声，LED 指示灯将点亮，表示 GPIO 外设功能正常。

C 语言测试：

1. 编译 wiringPi： 先确保已经安装好 wiringPi，确保可以直接读取 GPIO 口的状态。可以使用如下命令编译 wiringPi：

git clone https://gitee.com/study-dp/WiringPi.git
cd WiringPi
./build
gpio readall

执行成功后，命令行会显示管脚pin口列表：

root@ubuntu:/app/40pin_samples# gpio readall
 +-----+-----+-----------+-RDK X3v2-+-----------+-----+-----+
 | BCM | xPi |    Name   | Physical |   Name    | xPi | BCM |
 +-----+-----+-----------+----++----+-----------+-----+-----+
 |     |     |      3.3v |  1 || 2  | 5v        |     |     |
 |   2 |   9 |     SDA.0 |  3 || 4  | 5v        |     |     |
 |   3 |   8 |     SCL.0 |  5 || 6  | 0v        |     |     |
 |   4 | 101 | I2S0_MCLK |  7 || 8  | TxD.3     | 111 | 14  |
 |     |     |        0v |  9 || 10 | RxD.3     | 112 | 15  |
 |  17 |  12 |  GPIO. 17 | 11 || 12 | I2S0_BCLK | 102 | 18  |
 |  27 |  13 |  GPIO. 27 | 13 || 14 | 0v        |     |     |
 |  22 |  30 |  GPIO. 22 | 15 || 16 | GPIO. 23  | 27  | 23  |
 |     |     |      3.3v | 17 || 18 | GPIO. 24  | 22  | 24  |
 |  10 |   6 | SPI1_MOSI | 19 || 20 | 0v        |     |     |
 |   9 |   7 | SPI1_MISO | 21 || 22 | GPIO. 25  | 29  | 25  |
 |  11 |   3 | SPI1_SCLK | 23 || 24 | SPI1_CSN  | 5   | 8   |
 |     |     |        0v | 25 || 26 | GPIO.  7  | 28  | 7   |
 |   0 |  15 |     SDA.3 | 27 || 28 | SCL.3     | 14  | 1   |
 |   5 | 119 |   GPIO. 5 | 29 || 30 | 0v        |     |     |
 |   6 | 118 |   GPIO. 6 | 31 || 32 | PWM4      | 25  | 12  |
 |  13 |   4 |      PWM0 | 33 || 34 | 0v        |     |     |
 |  19 | 103 | I2S0_LRCK | 35 || 36 | GPIO. 16  | 20  | 16  |
 |  26 | 117 |   GPIO.26 | 37 || 38 | I2S1_SDIO | 108 | 20  |
 |     |     |        0v | 39 || 40 | I2S0_SDIO | 104 | 21  |
 +-----+-----+-----------+----++----+-----------+-----+-----+
 | BCM | xPi |    Name   | Physical |   Name    | xPi | BCM |
 +-----+-----+-----------+-RDK X3v2-+-----------+-----+-----+

2. 编译 C 语言测试代码：在项目目录下编译提供的 C 代码。可以使用如下命令编译测试程序：

gcc -o test_GPIO test_GPIO.c -lwiringPi

此命令将 test_GPIO.c 编译为可执行文件 test_GPIO，并链接所需的 WiringPi 库

3. 运行测试程序：在编译完成后，通过以下命令运行测试程序：

sudo ./test_GPIO

程序运行后，蜂鸣器和 LED 指示灯将按照程序设定的逻辑进行操作，验证 GPIO 引脚的工作状态。

注意事项

• 权限要求： 使用 GPIO 进行硬件控制时，务必以 root 用户身份操作，否则可能会因为权限不足导致操作失败。
• 开发环境： Python 测试需要在开发板上安装相应的 Python 环境和依赖库。C 语言测试则需要确保安装 WiringPi 库。

3. BMI088 SPI 读取方式

在使用 SPI 接口读取 BMI088 传感器数据之前，请先进行以下操作：

1. 拨码开关设置：确保将开发板上的拨码开关切换到 SPI 一侧，以启用 SPI 接口。拨码开关的位置如下图所示：

2. 执行 Python 测试脚本：切换拨码开关后，可以运行 test_BMI088.py 脚本来读取传感器数据。该脚本通过 SPI 接口驱动 BMI088 传感器并获取加速度计和陀螺仪的数据。

python3 test_BMI088_SPI.py

如果配置正确，脚本会输出从 BMI088 传感器读取的实时数据，验证 SPI 接口正常工作。

注意事项：

• SPI 接口设置： 使用 SPI 接口时，必须确保拨码开关切换正确，否则可能导致无法读取到有效数据。
• 依赖库： 请确认已安装必要的 Python 库和驱动，以确保脚本正常运行。

4. BMI088 i2c 读取方式

在使用 I2C 读取 BMI088 传感器数据之前，请确保完成以下操作步骤：

1. 拨码开关设置：

首先，将开发板上的拨码开关切换到 I2C 一侧，启用 I2C 通信接口。拨码开关位置如下图所示：

2. 编译可执行文件：

执行以下命令获取项目 IMU 驱动代码并编译 I2C 传感器驱动：

git clone https://github.com/D-Robotics/hobot_imu_sensor.git
cd hobot_imu_sensor
source /opt/tros/setup.bash
pip install -U colcon-common-extensions
colcon build --packages-select imu_sensor

上述命令会从 GitHub 拉取代码库，并使用 colcon 工具构建 imu_sensor 包

3. 安装驱动模块：

进入 imu 文件夹后，执行以下命令，将编译好的模块安装到系统中：

dpkg -i hobot-*.deb
cp bmi088.ko /lib/modules/4.14.87

4. 加载驱动并启动 ROS2 节点：

重新上电后，执行以下步骤来加载 BMI088 模块并启动 ROS2 节点：

在终端1：

depmod -a 
modprobe bmi088
source /opt/tros/setup.bash
source hobot_imu_sensor/install/setup.bash
ros2 launch imu_sensor imu_sensor.launch.py

该操作将会启动 imu_sensor 节点，驱动 BMI088 传感器并开始发布传感器数据。

5. 查看 IMU 数据：

在另一个终端（终端2）中，使用以下命令订阅并查看 IMU 数据：

source /opt/tros/setup.bash
ros2 topic echo /imu_data

正常情况下，终端2将会显示 BMI088 传感器的实时数据输出，如下图所示：

注意事项：

• I2C 接口设置： 使用 I2C 读取传感器数据时，确保拨码开关已正确切换至 I2C 模式。
• 环境配置： 确保系统已安装必要的 ROS2 环境、colcon 构建工具以及相关驱动程序

5. DS18B20 温度传感器读取方式

DS18B20 温度传感器可以通过编译并运行 C 代码来读取其温度数据，具体操作如下：：

1. 编译 DS18B20 代码：

在终端中执行以下命令，使用 gcc 编译 DS18B20 温度传感器的 C 代码：

gcc -o ds18b20 ds18b20.c -lwiringPi

此命令将 ds18b20.c 文件编译为可执行文件 ds18b20，并链接所需的 WiringPi 库。

2. 运行可执行文件：

编译成功后，通过以下命令运行生成的可执行文件并读取温度数据：

sudo ./ds18b20

运行成功后，终端将输出 DS18B20 传感器的实时温度数据，显示结果如下图所示：

注意事项

• 权限要求： 由于读取硬件数据需要更高的权限，请使用 sudo 命令运行可执行文件。
• 传感器连接： 确保 DS18B20 传感器正确连接到开发板上的 GPIO 引脚，并已添加适当的上拉电阻（已硬件上拉）。