Arexx JM3-CG32 User guide [de]

JM3-CG32

ASURO Compass / Gyro Modul

ASURO Compass / Gyro Modul

©2014 AREXX Engineering and JM3 Engineering

www.arexx.com

Neueste Updates sind auf www.jm3-engineering.com!

AREXX Engineering & JM3 Engineering
Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 1

Impressum

©2012-14 AREXX Engineering

Nervistraat 16
8013 RS Zwolle
The Netherlands

Tel.: [phone]
Fax.: [phone]

"RP6" sind eingetragenes Warenzeichen von
AREXX Engineering. Alle anderen Warenzeichen
stehen im Besitz ihrer jeweiligen Eigentümer.

Diese Bedienungsanleitung ist urheberrechtlich geschützt.
Der Inhalt darf ohne vorherige schriftliche Zustimmung des
Herausgebers auch nicht teilweise kopiert oder
übernommen werden!

Änderungen an Produktspezifikationen und Lieferumfang
vorbehalten. Der Inhalt dieser Bedienungsanleitung
kann jederzeit ohne vorherige Ankündigung geändert
werden.

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Hinweise zur beschränkten Garantie und Haftung

Die Gewährleistung von AREXX Engineering beschränkt sich auf Austausch oder Reparatur des Roboters und seines
Zubehörs innerhalb der gesetzlichen Gewährleistungsfrist bei nachweislichen Produktionsfehlern, wie mechanischer
Beschädigung und fehlender oder falscher Bestückung elektronischer Bauteile, ausgenommen aller über
Steckverbinder/Sockel angeschlossenen Komponenten.

Es besteht keine Haftbarkeit für Schäden, die unmittelbar durch, oder in Folge der Anwendung des Roboters entstehen.
Unberührt davon bleiben Ansprüche, die auf unabdingbaren gesetzlichen Vorschriften zur Produkthaftung beruhen.

Sobald Sie irreversible Veränderungen (z.B. Anlöten von weiteren Bauteilen, Bohren von Löchern etc.) am Roboter oder
seinem Zubehör vornehmen oder der Roboter Schaden infolge von Nichtbeachtung dieser Anleitung nimmt, erlischt
jeglicher Garantieanspruch!

Es kann nicht garantiert werden, dass die mitgelieferte Software individuellen Ansprüchen genügt oder komplett
unterbrechungs und fehlerfrei arbeiten kann. Weiterhin ist die Software beliebig veränderbar und wird vom Anwender in
das Gerät geladen. Daher trägt der Anwender das gesamte Risiko bezüglich der Qualität und der Leistungsfähigkeit des
Gerätes inklusive aller Software. Bitte beachten Sie auch die entsprechenden Lizenzvereinbarungen auf der CD-ROM!

WICHTIG

Vor dem ersten Gebrauch dieses Robot Arms lesen Sie bitte zuerst die Gebrauchsanleitung aufmerksam durch! Sie erklärt
die richtige Handhabung und informiert Sie über mögliche Gefahren. Zudem enthält sie wichtige Informationen, die nicht
allen Benutzern bekannt sein dürften

Das “Achtung!” Symbol weist auf besonders wichtige Abschnitte
hin, die sorgfältig beachtet werden müssen. Wenn Sie hier Fehler machen,
könnte dies ggf. zur Zerstörung des Roboters oder seines Zubehörs führen
und sogar Ihre eigene oder die Gesundheit anderer gefährden!

Das “Information” Symbol weist auf Abschnitte hin, die nützliche
Tipps und Tricks oder Hintergrundinformationen enthalten.
Hier ist es nicht immer essentiell alles zu verstehen, aber meist sehr
nützlich.

Symbole

Im Handbuch werden folgende Symbole verwendet:

AREXX Engineering & JM3 Engineering
Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 2

Sicherheitshinweise

- Prüfen Sie die Polung von der Spannung.

- Halten Sie die Elektronik stets trocken. Wenn das Gerät einmal nass geworden ist, entfernen Sie sofort die Batterien
oder die Stromversorgung

- Bei längerem Nichtgebrauch die Batterien entfernen bzw. die Stromversorgung trennen.

- Bevor Sie das Modul in Betrieb nehmen, prüfen Sie stets seinen Zustand sowie auch den der Kabel.

- Wenn Sie meinen, dass das Gerät nicht länger sicher betrieben werden kann, trennen Sie es sofort von der
Stromversorgung und stellen Sie sicher, dass es nicht unabsichtlich benutzt werden kann.

- Befragen Sie einen Fachmann, wenn sie sich der Bedienung, Sicherheit oder Anschluss des Moduls nicht sicher sind.

- Niemals das Modul in Räumlichkeiten oder unter ungünstigen Bedingungen betreiben.

- Das Modul besitzt hochempfindliche Bauteile. Elektronische Bauteile sind sehr gegen statische Elektrizität
empfindlich. Fassen Sie das Modul nur an den Rändern an und vermeiden Sie direkten Kontakt mit den Bauteilen auf
der Platine.

Normaler Gebrauch

Dieses Produkt wurde als Experimentierplattform für alle an Robotik interessierten Personen entwickelt. Das Hauptziel
besteht darin zu lernen, wie man das Gerät in C-Sprache programmieren kann. Das Gerät ist kein Spielzeug! Es eignet sich
nicht für Kinder unter 14 Jahren.

Das Gerät ist nur für Innengebrauch bestimmt. Es darf weder feucht noch nass werden. Bitte achten Sie auch auf
Kondenswasser, das sich bei einem Wechsel von einem kalten in einen warmen Raum entwickeln kann. Warten Sie eine
Weile, bis sich das Gerät an die neuen Umgebungsbedingungen angepasst hat, bevor Sie es in Betrieb nehmen.
Jede andere Einsatzart als oben beschrieben kann zu Schäden und Risiken wie Kurzschluss, Brand, Stromschlag usw. führen
Eine Verwendung des gesamten Produkts ist nur in geschlossenen, trockenen Innenräumen erlaubt. Das Produkt darf nicht
feucht oder nass werden.

Eine andere Verwendung als zuvor beschrieben führt zu Beschädigungen dieses Produkts, außerdem ist dies mit Gefahren
wie z.B. Kurzschluss, Brand, elektrischer Schlag etc. verbunden.

Inhaltsverzeichnis

1. Impressum ................................................................................... 2

2. Sicherheitshinweise ....................................................................... 3

3. Einleitung ...................................................................................... 5

4. Anleitung ........................................................................................ 6

5. Schaltplan / Platinen-Layout ........................................................... 11

AREXX Engineering & JM3 Engineering
Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 3

ASURO Roboter

Asuro xTend mit Kompass- / Gyro-Modul & Display

AREXX Engineering & JM3 Engineering
Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 4

Einleitung

Das Sensor Modul ist ein 3D Beschleunigungsmesser, Magnetometer und Drehratengeber für
allgemeine und Roboteranwendungen. Es kann direkt in das Asuro xTend Board gesteckt
werden.

Der Sensor verwendet das LSM9DS0 MEMS IC von STM und stellte eine System in Package
Lösung für einen digitalen 3D digitalen Beschleunigungsmesser, einen digitalen 3D Dreh­Ratenmesser und einen digitalen 3D Magnetometer dar. Das IC kann konfiguriert werden um bei
bestimmten Ereignissen Interrupts auszulösen die an speziellen Pins ausgegeben werden.

Schwellwerte und Timing des Interrupt-Generators sind per Software einstellbar. Magnetometer-,
Accelerometer- und Gyro-Scope-Messungen können ein- oder ausgeschaltet werden.

Die Unterschiede zwischen einen Gyro- und einem Beschleunigungsmesser sind oftmals nicht
ganz klar – hier zur Erinnerung:

Ein Gyroscope oder auch Drehratengeber misst die Winkelgeschwindigkeit pro Zeiteinheit. Es
kann keinen absoluten Winkel messen!

Ein 3D Accelerometer oder auch Beschleunigungsmesser kann die absoluten Winkel im Raum
messen. Daraus kann ein Winkelmesser, ein Bewegungsmelder oder ähnlichen programmiert
werden. Zusätzlich kann man bei einer Kollision den Vektor ermitteln aus der Stoß kam. Mit
dieser Information können Ausweiswege berechnet werden.

Der Magnetometer detektiert das magnetische Kraftfeld der Erde. Damit kann man einen
Kompass bauen da man mit den Information die Richtung zum mag. Nordpol berechnen kann.

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Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 5

Anleitung

1. Anschluss an das ASURO xTend Board

Das Modul kann direkt in den entsprechenden Stecker auf dem ASURO xTend Board (K3)
eingesteckt werden. Das Modul verfügt über keinen eigenen Spannungsregler.

Vorsicht: Eine falsche Spannung kann das Modul beschädigen bzw. zerstören!

1.1. PIN OUT Compass / Gyro Module

PIN 1 = VDD_3.3
PIN 2 = DENG
PIN 3 = INTG
PIN 4 = INT2
PIN 5 = INT1

PIN 6 = n/c
PIN 7 = SCA
PIN 8 = SCL
PIN 9 = DRDY
PIN 10 = GND

PIN1 Pin10

2. Software

Der Datenaustausch und die Initialisierung erfolgen über den I2C Bus (Eine detaillierte Beschreibung
ist im Datenblatt des LSM09D0).

Die Asuro Demo Software des Asuro xTend Boards zeigt auf den Display die Drehrate (Raw-Wert),
Roll und Pitch Winkel und den Kompass (Heading)an. Im Makefile muss dazu im Bereich Global
Defines die Funktion eingeschaltet werden.

# Global Defines
#
# Enable demo program for connected sensor module.

DEFINES = IOEXT_NAV

2.1. Schreiben von Daten auf dem I2C Bus

Prinzip des Lesens von Daten in die Register des ICs.

/**********************************************************************\

* write data to the sensor (generalized description)
\**********************************************************************/

master.TransmitBytes(I2C Addr, Register | AUTO_INC, Data Byte1, Data Byte2);

AREXX Engineering & JM3 Engineering
Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 6

2.2. Lesen der Daten vom I2C Bus

Prinzip des Lesens von Daten aus den Registern.

/**********************************************************************\
* read data from sensor (generalized description)
\**********************************************************************/

master.ReadRegisters(I2C Addr, Register | AUTO_INC, mBuffer, 6);

2.3. Initializierung des Sensors

inline void Initialize()

{
/******************************************************************\

* initialize gyro (generalized description)
* CTRL_REG1_G: 0011 1100b: Normal mode, Z-axis, DataRate = 95 Hz, Cut-Off 25
* CTRL_REG2_G: 0010 0000b: Normal mode, HP cout-off 7.2 Hz
* CTRL_REG3_G: 0000 0000b: default
* CTRL_REG4_G: 0000 0000b: continuous mode, little endian, 245 dps
* CTRL_REG5_G: 0000 0000b: default, no FIFO & INT
\*****************************************************************/

master.TransmitBytes(DGYRO, CTRL_REG1_G | AUTO_INC, 0x3C, 0x22);
master.TransmitBytes(DGYRO, CTRL_REG4_G, 0x00);

* initialize magnetometer and accelerometer
* reg address MSB is auto-increment
* power up sensor,enable x, y, z axis
* +/-2 gauss, update rate 3,125 Hz; +/- 2g, update rate 50 Hz
* all filter bypassed, Hpc = 512 Hz
* CTRL_REG0_XM: 0000 0000b: default
* CTRL_REG1_XM: 0111 0111b: accelerometer: continuous mode, no Blockupdate,
* update 200 Hz, enable x, y, z axis
* CTRL_REG2_XM: 1100 0000b: anit-alias 50Hz, +/- 2g, no self-test

* CTRL_REG4_XM: 0000 0000b: default
* CTRL_REG5_XM: 1110 1000b: enable Temp, high Res, update 50 Hz, noLatch
* CTRL_REG6_XM: 0000 0000b: +/- 2 gauss
* CTRL_REG7_XM: 1000 0000b: normal mode, continuous conversion
\******************************************************************/

master.TransmitBytes(MAGACC, CTRL_REG0_XM | AUTO_INC, 0x00, 0x77, 0xC0); // Reg0, 1, 2
master.TransmitBytes(MAGACC, CTRL_REG5_XM | AUTO_INC, 0xE8, 0x00, 0x80); // Reg5, 6, 7

}

/******************************************************************\

* CTRL_REG3_XM: 0000 0000b: default

2.4. Slave Adressen

MAGACC = 0x3A, // LSM9DS0 Magnetometer und Acceleration
DGYRO = 0xD6 // LSM9DS0 Gyro

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Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 7

3.5. Register

Name

Slave Address

Type

Register address

Default

Hex

Binary

Reserved

DGYRO

--

00-0E

--

--

WHO_AM_I_G

DGYRO

r

0F

000 1111

11010100

Reserved

DGYRO

--

10-1F

--

--

CTRL_REG1_G

DGYRO

rw

20

010 0000

00000111

CTRL_REG2_G

DGYRO

rw

21

010 0001

00000000

CTRL_REG3_G

DGYRO

rw

22

010 0010

00000000

CTRL_REG4_G

DGYRO

rw

23

010 0011

00000000

CTRL_REG5_G

DGYRO

rw

24

010 0100

00000000

REFERENCE_G

DGYRO

rw

25

010 0101

00000000

Reserved

DGYRO

--

26

--

--

STATUS_REG_G

DGYRO

r

27

010 0111

output

OUT_X_L_G

DGYRO

r

28

010 1000

output

OUT_X_H_G

DGYRO

r

29

010 1001

output

OUT_Y_L_G

DGYRO

r

2A

010 1010

output

OUT_Y_H_G

DGYRO

r

2B

010 1011

output

OUT_Z_L_G

DGYRO

r

2C

010 1100

output

OUT_Z_H_G

DGYRO

r

2D

010 1101

output

FIFO_CTRL_REG_G

DGYRO

rw

2E

010 1110

00000000

FIFO_SRC_REG_G

DGYRO

r

2F

010 1111

output

INT1_CFG_G

DGYRO

rw

30

011 0000

00000000

INT1_SRC_G

DGYRO

r

31

011 0001

output

INT1_TSH_XH_G

DGYRO

rw

32

011 0010

00000000

INT1_TSH_XL_G

DGYRO

rw

33

011 0011

00000000

INT1_TSH_YH_G

DGYRO

rw

34

011 0100

00000000

INT1_TSH_YL_G

DGYRO

rw

35

011 0101

00000000

INT1_TSH_ZH_G

DGYRO

rw

36

011 0110

00000000

INT1_TSH_ZL_G

DGYRO

rw

37

011 0111

00000000

INT1_DURATION_G

DGYRO

rw

38

011 1000

00000000

Reserved

MAGACC

--

00-04

--

--

OUT_TEMP_L_XM

MAGACC

r

5

000 0101

output

OUT_TEMP_H_XM

MAGACC

r

6

000 0110

output

STATUS_REG_M

MAGACC

r

7

000 0111

output

OUT_X_L_M

MAGACC

r

8

000 1000

output

OUT_X_H_M

MAGACC

r

9

000 1001

output

OUT_Y_L_M

MAGACC

r

0A

000 1010

output

OUT_Y_H_M

MAGACC

r

0B

000 1011

output

OUT_Z_L_M

MAGACC

r

0C

000 1100

output

OUT_Z_H_M

MAGACC

r

0D

000 1101

output

Reserved

MAGACC

--

0E

000 1110

--

WHO_AM_I_XM

MAGACC

r

0F

000 1111

01001001

Reserved

MAGACC

--

10-11

--

--

INT_CTRL_REG_M

MAGACC

rw

12

001 0010

11101000

INT_SRC_REG_M

MAGACC

r

13

001 0011

output

INT_THS_L_M

MAGACC

rw

14

001 0100

00000000

INT_THS_H_M

MAGACC

rw

15

001 0101

00000000

OFFSET_X_L_M

MAGACC

rw

16

001 0110

00000000

OFFSET_X_H_M

MAGACC

rw

17

001 0111

00000000

OFFSET_Y_L_M

MAGACC

rw

18

001 01000

00000000

OFFSET_Y_H_M

MAGACC

rw

19

001 01001

00000000

OFFSET_Z_L_M

MAGACC

rw

1A

001 01010

00000000

OFFSET_Z_H_M

MAGACC

rw

1B

001 01011

00000000

REFERENCE_X

MAGACC

rw

1C

001 01100

00000000

AREXX Engineering & JM3 Engineering
Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 8

REFERENCE_Y

MAGACC

rw

1D

001 01101

00000000

REFERENCE_Z

MAGACC

rw

1E

001 01110

00000000

CTRL_REG0_XM

MAGACC

rw

1F

001 1111

00000000

CTRL_REG1_XM

MAGACC

rw

20

010 0000

00000111

CTRL_REG2_XM

MAGACC

rw

21

010 0001

00000000

CTRL_REG3_XM

MAGACC

rw

22

010 0010

00000000

CTRL_REG4_XM

MAGACC

rw

23

010 0011

00000000

CTRL_REG5_XM

MAGACC

rw

24

010 0100

00011000

CTRL_REG6_XM

MAGACC

rw

25

010 0101

00100000

CTRL_REG7_XM

MAGACC

rw

26

010 0110

00000001

STATUS_REG_A

MAGACC

r

27

010 0111

output

OUT_X_L_A

MAGACC

r

28

010 1000

output

OUT_X_H_A

MAGACC

r

29

010 1001

output

OUT_Y_L_A

MAGACC

r

2A

010 1010

output

OUT_Y_H_A

MAGACC

r

2B

010 1011

output

OUT_Z_L_A

MAGACC

r

2C

010 1100

output

OUT_Z_H_A

MAGACC

r

2D

010 1101

output

FIFO_CTRL_REG

MAGACC

rw

2E

010 1110

00000000

FIFO_SRC_REG

MAGACC

r

2F

010 1111

output

INT_GEN_1_REG

MAGACC

rw

30

011 0000

00000000

INT_GEN_1_SRC

MAGACC

r

31

011 0001

output

INT_GEN_1_THS

MAGACC

rw

32

011 0010

00000000

INT_GEN_1_DURATION

MAGACC

rw

33

011 0011

00000000

INT_GEN_2_REG

MAGACC

rw

34

011 0100

00000000

INT_GEN_2_SRC

MAGACC

r

35

011 0101

output

INT_GEN_2_THS

MAGACC

rw

36

011 0110

00000000

INT_GEN_2_DURATION

MAGACC

rw

37

011 0111

00000000

CLICK_CFG

MAGACC

rw

38

011 1000

00000000

CLICK_SRC

MAGACC

r

39

011 1001

output

CLICK_THS

MAGACC

rw

3A

011 1010

00000000

TIME_LIMIT

MAGACC

rw

3B

011 1011

00000000

TIME _LATENCY

MAGACC

rw

3C

011 1100

00000000

TIME_WINDOW

MAGACC

rw

3D

011 1101

00000000

Act_THS

MAGACC

rw

3E

011 1110

00000000

Act_DUR

MAGACC

rw

3F

011 1111

00000000

AREXX Engineering & JM3 Engineering
Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 9

3. Technische Daten

VDD = 3.3 V +/- 5%
IDD ≤ 6.5 mA (typ.)
Temperaturbereich: -10 to 65 °C

Besondere Merkmale des LSM09D0:

 3D- Beschleunigungmesser, Magnetometer und Gyro
 ±2/±4/±6/±8/±16 g lineare Beschleunigung (Gesamtbereich)
 ±2/±4/±8/±12 gauss Gesamtbereich
 ±245/±500/±2000 dps der Drehrate Gesamtbereich
 16-bit Daten
 I2C serielles Interface <= 400 kHz
 Power-Down Modus / low-power Modus
 Programmierbare Interrupts
 Embedded Selbsttest
 Embedded Temperatursensor
 Embedded FIFO
 Positions- und Bewegungserkennung
 Click/double-click Erkennung
 Intelligentes Powermanagement für batteriebetriebene Geräte

Weitere Details zur Funktionsweise des Kompass/Gyro-Chips finden sie im Datenblatt des
LSM09D0.

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Version: 1.02 9. Nov. 2014 Seite: 10

4. Schaltplan

5. PCB

Top view:

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