====== IMU-сенсор 10-DOF v2: инструкция, схемы и примеры использования ======
Используйте [[amp>product/troyka-imu-10-dof?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|IMU-сенсор]] (от англ. Inertial Measurement Unit — Инерционное измерительное устройство) для определения положение вашего девайса в пространстве.

{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2.4.jpg?nolink&500 |}}



===== Видеообзор =====
{{youtube>ECVbkKo--YY?large}}
===== Принцип работы =====

IMU-модуль на 10 степеней свободы включает в себя четыре отдельных сенсора:

  * [[amp>product/troyka-accelerometer?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Акселерометр]] для определения величины ускорения свободного падения по осям X, Y, Z.
  * [[amp>product/troyka-gyro?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Гироскоп]] для определения угловой скорости вокруг собственных осей X, Y, Z.
  * [[amp>product/troyka-magnetometer-compass?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Магнитометр]] для определения углов между собственными осями сенсора X, Y, Z и силовыми линиями магнитного поля Земли.
  * [[amp>product/troyka-barometer?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Барометр]] для определения атмосферного давления, высоты над уровнем моря и температуры.

Показания акселерометра, гироскопа и магнитометра можно использовать как входные данные для фильтра Маджвика, Махони или Калмана, для определения положение вашего девайса в пространстве через кватернионы.

{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-details.1.gif?nolink |}}

Кватернионы «сильный» инструмент для выполнения вычислений по ориентации объекта в пространстве, но им не хватает наглядности. Поэтому полученные кватернионы из фильтра удобнее представить в самолётных углах Эйлера: Pitch, Roll и Yaw

{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-details.2.css.gif?nolink |}}
  * Roll / Крен — определяет наклон тела вокруг продольной оси. Например крен самолёта показывает насколько градусов в бок наклонились его крылья относительно земной поверхности. Если самолёт находится параллельно земле, то крен равен 0°. Если самолёт наклонился влево (левое крыло ниже правого), то крен отрицательный с диапазоном [0°; −90°]. Если самолёт наклонился вправо (левое крыло выше правого), то крен положительный с диапазоном [0°; 90°].
  * Pitch / Тангаж — определяет наклон продольной оси. Например тангаж самолёта показывает насколько градусов поднят (или опущен) его нос относительно земной поверхности. Если самолёт находится параллельно земле, то тангаж равен 0°. Если самолёт поднимает нос (кабрирует / взлетает), то тангаж положительный с диапазоном [0°;180°]. Если самолёт опускает нос (пикирует / приземляется), то тангаж отрицательный [0°;−180°].
  * Yaw / Рыскание — определяет направление вдоль земной поверхности. Например для самолёта угол рысканье определяет куда самолёт летит. Если самолёт летит на север, то рысканье равен 0°. Если самолёт отклоняется от севера влево (на запад, или против часовой стрелки если смотреть сверху), то курс положительный в диапазоне [0°;180°]. Если самолёт отклоняется от севера вправо (на восток, или по часовой стрелке если смотреть сверху), то курс отрицательный в диапазоне [0°;−180°].

В фильтре Маджвика реализовано два варианта определение ориентации объекта в пространстве.

  - Без магнитометра. Используются данные акселерометра и гироскопа. При этом угол Yaw будет указывать не на север, а на изначальное направление датчика.
  - С магнитометром. Используются данные акселерометра, гироскопа и магнитометра. При этом угол Yaw будет указывать на север.

<WRAP center round important 90%>
В связи с искажениями от внешних магнитных полей, [[articles:troyka-magnetometer-compass-calibrate|откалибруйте магнитометр]] для работы в режиме электронного компаса.  
</WRAP>
===== Пример работы для Arduino и XOD =====

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии [[amp>collection/arduino?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Arduino]], например, [[amp>product/arduino-uno?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Uno]].

<WRAP center round tip 50%>
  * [[amp>page/arduino-ide?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Как начать работу с Arduino?]]
  * [[amp>page/xod-ide?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Как начать работу с XOD?]]
</WRAP>

На аппаратном уровне инерционный модуль общается с управляющей электроникой по шине I²C. Но не переживайте о битах и байтах: используйте библиотеку [[https://github.com/amperka/Troyka-IMUm|TroykaIMU]] и на выходе получите готовы данные.
==== Схема устройства ====

Подключите IMU-сенсор к пинам питания и шины I²C — SDA и SCL на платформе Uno. Для коммуникации используйте
[[amp>product/wire-fm?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|соединительные провода «мама-папа»]]{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-arduino.png?nolink |}}

<WRAP clear></WRAP>

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения [[amp>product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Troyka Shield]], которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда. Для коммуникации используйте [[amp>product/3-wire-cable-digital-troyka?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|трёхпроводной шлейф «мама-мама»]], который идёт в комплекте с датчиком.{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-arduino-troyka.png?nolink |}}

<WRAP clear></WRAP>

С [[amp>product/arduino-troyka-slot-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Troyka Slot Shield]] провода не понадобятся вовсе.{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-arduino-troyka-slot.png?nolink |}}

<WRAP clear></WRAP>


==== Вывод показателей сенсоров ====

В качестве примера выведем в Serial-порт следующие данные:
  * **гироскопа:** угловую скорость вокруг собственных осей X, Y, Z;
  * **акселерометра:** направление и величину ускорения свободного падения по осям X, Y, Z;
  * **компаса:** значения азимута;
  * **барометра:** абсолютное давление, высоту над уровнем моря и температуру окружающей среды.
<code C imu-read-data.ino>
// Библиотека для работы с модулями IMU
#include <TroykaIMU.h>

// Создаём объект для работы с гироскопом
Gyroscope gyroscope;
// Создаём объект для работы с акселерометром
Accelerometer accelerometer;
// Создаём объект для работы с магнитометром/компасом
Compass compass;
// Создаём объект для работы с барометром
Barometer barometer;

void setup() {
    // Открываем последовательный порт
    Serial.begin(9600);
    // Выводим сообщение о начале инициализации
    Serial.println("IMU Begin");
    // Инициализируем гироскоп
    gyroscope.begin();
    // Инициализируем акселерометр
    accelerometer.begin();
    // Инициализируем компас
    compass.begin();
    // Инициализируем барометр
    barometer.begin();
    // Выводим сообщение об удачной инициализации
    Serial.println("Initialization completed");
    Serial.println("Gyroscope\t\t\tAccelerometer\t\t\tCompass\t\tBarometer");
}

void loop() {
    // Выводим угловую скорость в градусах в секунду относительно оси X, Y и Z
    Serial.print(gyroscope.readRotationDegX());
    Serial.print("\t");
    Serial.print(gyroscope.readRotationDegY());
    Serial.print("\t");
    Serial.print(gyroscope.readRotationDegZ());
    Serial.print("\t\t");
    // Выводим направления и величины ускорения в м/с² относительно оси X, Y и Z
    Serial.print(accelerometer.readAccelerationAX());
    Serial.print("\t");
    Serial.print(accelerometer.readAccelerationAY());
    Serial.print("\t");
    Serial.print(accelerometer.readAccelerationAZ());
    Serial.print("\t\t");
    // Выводим напряженность магнитного поля в Гауссах относительно оси X, Y и Z
    Serial.print(compass.readMagneticGaussX());
    Serial.print("\t");
    Serial.print(compass.readMagneticGaussY());
    Serial.print("\t");
    Serial.print(compass.readMagneticGaussZ());
    Serial.print("\t\t");
    // Выводим значения атмосферного давления в мм рт.ст.
    Serial.print(barometer.readPressureMillimetersHg());
    Serial.print("\t");
    // Выводим значения высоты над уровнем море
    Serial.print(barometer.readAltitude());
    Serial.print("\t");
    // Выводим значения температуры окружающей среды
    Serial.print(barometer.readTemperatureC());
    Serial.println();
    delay(100);
}
</code>

==== Ориентация объекта без азимута ====

Определим ориентацию объекта в пространстве без учёта направления на север. Для этого показания акселерометра и гироскопа используем как входные данные для фильтра Маджвика. На выходе получим кватернион, который для наглядности пересчитаем в самолётные углы Эйлера.

<code C Madgwick6DOF.ino>
// Библиотека для работы с модулями IMU
#include <TroykaIMU.h>

// Создаём объект для фильтра Madgwick
Madgwick filter;
// Создаём объект для работы с гироскопом
Gyroscope gyroscope;
// Создаём объект для работы с акселерометром
Accelerometer accelerometer;

// Переменные для данных с гироскопа и акселерометра
float gx, gy, gz, ax, ay, az;

// Переменные для хранения самолётных углов ориентации
float yaw, pitch, roll;

// Переменная для хранения частоты выборок фильтра
float sampleRate = 100;

void setup() {
    // Открываем последовательный порт
    Serial.begin(9600);
    // Выводим сообщение о начале инициализации
    Serial.println("IMU Begin");
    // Инициализируем гироскоп
    gyroscope.begin();
    // Инициализируем акселерометр
    accelerometer.begin();
    // Инициализируем фильтр
    filter.begin();
    // Выводим сообщение об удачной инициализации
    Serial.println("Initialization completed");
}

void loop() {
    // Запоминаем текущее время
    unsigned long startMillis = millis();
    // Считываем данные с акселерометра в единицах G
    accelerometer.readAccelerationGXYZ(ax, ay, az);
    // Считываем данные с гироскопа в радианах в секунду
    gyroscope.readRotationRadXYZ(gx, gy, gz);
    // Устанавливаем частоту фильтра
    filter.setFrequency(sampleRate);
    // Обновляем входные данные в фильтр
    filter.update(gx, gy, gz, ax, ay, az);

    // Получаем из фильтра углы: yaw, pitch и roll 
    yaw = filter.getYawDeg();
    pitch = filter.getPitchDeg();
    roll = filter.getRollDeg();

    // Выводим полученные углы Эйлера в Serial-порт
    Serial.print("yaw: ");
    Serial.print(yaw);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print("pitch: ");
    Serial.print(pitch);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print("roll: ");
    Serial.println(roll);

    // Вычисляем затраченное время на обработку данных
    unsigned long deltaMillis = millis() - startMillis;
    // Вычисляем частоту обработки фильтра
    sampleRate = 1000 / deltaMillis;
}
</code> 


==== Ориентация объекта c азимутом ====

Определим ориентацию объекта в пространстве с учётом направления на север. Для этого показания акселерометра, гироскопа и компаса используем как входные данные для фильтра Маджвика. На выходе получим кватернионы, которые для наглядности пересчитаем в самолётные углы Эйлера.

<code C Madgwick9DOF.ino>
// Библиотека для работы с модулями IMU
#include <TroykaIMU.h>

// Создаём объект для фильтра Madgwick
Madgwick filter;
// Создаём объект для работы с гироскопом
Gyroscope gyroscope;
// Создаём объект для работы с акселерометром
Accelerometer accelerometer;
// Создаём объект для работы с магнитометром/компасом
Compass compass;

// Переменные для данных с гироскопа, акселерометра и компаса
float gx, gy, gz, ax, ay, az, mx, my, mz;

// Переменные для хранения самолётных углов ориентации
float yaw, pitch, roll;

// Переменная для хранения частоты выборок фильтра
float sampleRate = 100;

// Калибровочные данные для работы магнитометра в режиме компаса
// Подробности читайте в документации про калибровку модуля
// http://wiki.amperka.ru/articles:troyka-magnetometer-compass-calibrate 
const float compassCalibrationBias[3] = { 567.893, -825.35, 1061.436 };

const float compassCalibrationMatrix[3][3] = { { 1.909, 0.082, 0.004 },
                                               { 0.049, 1.942, -0.235 },
                                               { -0.003, 0.008, 1.944} };

void setup() {
    // Открываем последовательный порт
    Serial.begin(9600);
    // Выводим сообщение о начале инициализации
    Serial.println("IMU Begin");
    // Инициализируем гироскоп
    gyroscope.begin();
    // Инициализируем акселерометр
    accelerometer.begin();
    // Инициализируем компас
    compass.begin();
    // Инициализируем фильтр
    filter.begin();
    // Устанавливаем калибровочные данные
    compass.setCalibrateMatrix(compassCalibrationMatrix,
                               compassCalibrationBias);
    // Выводим сообщение об удачной инициализации
    Serial.println("Initialization completed");
}

void loop() {
    // Запоминаем текущее время
    unsigned long startMillis = millis();

    // Считываем данные с акселерометра в единицах G
    accelerometer.readAccelerationGXYZ(ax, ay, az);
    // Считываем данные с гироскопа в радианах в секунду
    gyroscope.readRotationRadXYZ(gx, gy, gz);
    // Считываем данные с компаса в Гауссах
    compass.readCalibrateMagneticGaussXYZ(mx, my, mz);
    // Устанавливаем частоту фильтра
    filter.setFrequency(sampleRate);
    // Обновляем входные данные в фильтр
    filter.update(gx, gy, gz, ax, ay, az, mx, my, mz);

    // Получаем из фильтра углы: yaw, pitch и roll
    yaw = filter.getYawDeg();
    pitch = filter.getPitchDeg();
    roll = filter.getRollDeg();

    // Выводим полученные углы Эйлера в serial-порт
    Serial.print("yaw: ");
    Serial.print(yaw);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print("pitch: ");
    Serial.print(pitch);
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print("roll: ");
    Serial.println(roll);

    // Вычисляем затраченное время на обработку данных
    unsigned long deltaMillis = millis() - startMillis;
    // Вычисляем частоту обработки фильтра
    sampleRate = 1000 / deltaMillis;
}
</code>
==== Визуальное отображение объекта в пространстве ====
Для наглядности приведём пример отображение IMU-сенсора в пространстве в виде самолёта. Для запуска примера необходимо прошить платформу Arduino кодом ниже и настроить графическую среду Processing.

=== Порядок действий ===
  - Прошейте платформу Arduino кодом:
    - [[#код_для_arduino_без_магнитометра|без данных магнитометра]]
    - [[#код_для_arduino_с_магнитометром|с данными магнитометра]]
  - [[https://processing.org/|Скачайте и установите графическую среду Processing.]]
  - {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:toxiclibs.zip |Скачайте библиотеки для Processing}} и распакуйте их в директорию хранения модулей для Processing:<span menu>
<span menu-item>userdir</span>
<span menu-item>Processing</span>
<span menu-item>libraries</span>
</span>
  - [[#код_для_processing|Запустите на Processing программный код, расположенный ниже.]]

=== Код для Arduino (без магнитометра) ===

<code C Madgwick6DOFVisuallization.ino>
// Библиотека для работы с модулями IMU
#include <TroykaIMU.h>

// Создаём объект для фильтра Madgwick
Madgwick filter;
// Создаём объект для работы с гироскопом
Gyroscope gyroscope;
// Создаём объект для работы с акселерометром
Accelerometer accelerometer;

// Переменные для данных с гироскопа и акселерометра и компаса
float gx, gy, gz, ax, ay, az;

// Переменные для хранения самолётных углов ориентации
float yaw, pitch, roll;

// Переменная для хранения частоты выборок фильтра
float sampleRate = 100;

void setup() {
    // Открываем последовательный порт
    Serial.begin(9600);
    // Инициализируем гироскоп
    gyroscope.begin();
    // Инициализируем акселерометр
    accelerometer.begin();
    // Инициализируем фильтр
    filter.begin();
}

void loop() {
    // Запоминаем текущее время
    unsigned long startMillis = millis();

    // Считываем данные с акселерометра в единицах G
    accelerometer.readAccelerationGXYZ(ax, ay, az);
    // Считываем данные с гироскопа в радианах в секунду
    gyroscope.readRotationRadXYZ(gx, gy, gz);

    // Устанавливаем частоту фильтра
    filter.setFrequency(sampleRate);
    // Обновляем входные данные в фильтр
    filter.update(gx, gy, gz, ax, ay, az);

    if (Serial.available() > 0) {
        int val = Serial.read();
        // Если пришёл символ 's'
        if (val == 's') {
            float q0, q1, q2, q3;
            filter.readQuaternion(q0, q1, q2, q3);
            // Выводим кватернион в serial-порт
            Serial.print(q0);
            Serial.print(",");
            Serial.print(q1);
            Serial.print(",");
            Serial.print(q2);
            Serial.print(",");
            Serial.println(q3);
        }
    }
    // Вычисляем затраченное время на обработку данных
    unsigned long deltaMillis = millis() - startMillis;
    // Вычисляем частоту обработки фильтра
    sampleRate = 1000 / deltaMillis;
}
</code>

=== Код для Arduino (c магнитометром) ===
<code C Madgwick9DOFVisuallization.ino>
// Библиотека для работы с модулями IMU
#include <TroykaIMU.h>

// Создаём объект для фильтра Madgwick
Madgwick filter;
// Создаём объект для работы с гироскопом
Gyroscope gyroscope;
// Создаём объект для работы с акселерометром
Accelerometer accelerometer;
// Создаём объект для работы с магнитометром/компасом
Compass compass;

// Переменные для данных с гироскопа, акселерометра и компаса
float gx, gy, gz, ax, ay, az, mx, my, mz;

// Переменные для хранения самолётных углов ориентации
float yaw, pitch, roll;

// Переменная для хранения частоты фильтра
float sampleRate = 100;

// Калибровочные данные для работы магнитометра в режиме компаса
// Подробности читайте в документации про калибровку модуля
// http://wiki.amperka.ru/articles:troyka-magnetometer-compass-calibrate 
const float compassCalibrationBias[3] = { 567.893, -825.35, 1061.436 };

const float compassCalibrationMatrix[3][3] = { { 1.909, 0.082, 0.004 },
                                               { 0.049, 1.942, -0.235 },
                                               { -0.003, 0.008, 1.944 } };

void setup() {
    // Открываем последовательный порт
    Serial.begin(9600);
    // Инициализируем гироскоп
    gyroscope.begin();
    // Инициализируем акселерометр
    accelerometer.begin();
    // Инициализируем компас
    compass.begin();
    // Инициализируем фильтр
    filter.begin();
    // Устанавливаем калибровочные данные
    compass.setCalibrateMatrix(compassCalibrationMatrix,
                               compassCalibrationBias);
}

void loop() {
    // Запоминаем текущее время
    unsigned long startMillis = millis();

    // Считываем данные с акселерометра в единицах G
    accelerometer.readAccelerationGXYZ(ax, ay, az);
    // Считываем данные с гироскопа в радианах в секунду
    gyroscope.readRotationRadXYZ(gx, gy, gz);
    // Считываем данные с компаса в Гауссах
    compass.readCalibrateMagneticGaussXYZ(mx, my, mz);
    // Устанавливаем частоту фильтра
    filter.setFrequency(sampleRate);
    // Обновляем входные данные в фильтр
    filter.update(gx, gy, gz, ax, ay, az, mx, my, mz);

    if (Serial.available() > 0) {
        int val = Serial.read();
        // Если пришёл символ 's'
        if (val == 's') {
            float q0, q1, q2, q3;
            filter.readQuaternion(q0, q1, q2, q3);
            // Выводим кватернион в serial-порт
            Serial.print(q0);
            Serial.print(",");
            Serial.print(q1);
            Serial.print(",");
            Serial.print(q2);
            Serial.print(",");
            Serial.println(q3);
        }
    }
    // Вычисляем затраченное время на обработку данных
    unsigned long deltaMillis = millis() - startMillis;
    // Вычисляем частоту обработки фильтра
    sampleRate = 1000 / deltaMillis;
}
</code>

=== Код для Processing ===

<code java MadgwickVisualizationDraw.pde>
import processing.serial.*;
import toxi.geom.*;
import toxi.processing.*;

// NOTE: requires ToxicLibs to be installed in order to run properly.
// 1. Download from http://toxiclibs.org/downloads
// 2. Extract into [userdir]/Processing/libraries
//    (location may be different on Mac/Linux)
// 3. Run and bask in awesomeness

// The serial port
Serial port;                         

String message;

float[] q = new float[4];
Quaternion quat = new Quaternion(1, 0, 0, 0);
// New line character in ASCII
final char newLine = '\n';
String [] massQ = new String [4];
float[] ypr = new float[3];

void setup()  {
    // Size form 400x400
    size(400, 400, P3D); 
    // Open serial port
    // Replace "COM7" with the COM port on which your arduino is connected
    port = new Serial(this, "COM7", 9600);
}

void draw()  {
    // Read and parse incoming serial message
    serialEvent();
    // Set background to black
    background(0);
    printQuaternions();
    printYawPitchRoll();
    // Set position to centre
    translate(width / 2, height / 2);
    // Begin object
    pushMatrix();
    float[] axis = quat.toAxisAngle();
    rotate(axis[0], axis[2], axis[3], axis[1]);
    // Draw main body in red
    drawBody();
    // Draw front-facing tip in blue
    drawCylinder();
    // Draw Triangles
    drawTriangles();
    // Draw Quads
    drawQuads();
    // End of object
    popMatrix();
    // Send character 's' to Arduino
    port.write('s');
}

void serialEvent() {
    // Read from port until new line (ASCII code 13)
    message = port.readStringUntil(newLine);
    if (message != null) {
        // Split message by commas and store in String array 
        massQ = split(message, ",");
        q[0] = float(massQ[0]);
        q[1] = float(massQ[1]);
        q[2] = float(massQ[2]);
        q[3] = float(massQ[3]);
    }
    // Print values to console
    print(q[0]);
    print("\t");
    print(q[1]); 
    print("\t");
    print(q[2]);   
    print("\t");
    print(q[3]);   
    println("\t");
    // Set our toxilibs quaternion to new data
    quat.set(q[0], q[1], q[2], q[3]);
  
}

void drawCylinder() {
    float topRadius = 0;
    float bottomRadius = 20;
    float tall = 20;
    int sides = 8;
    // Begin object
    pushMatrix();
    translate(0, 0, -120);
    rotateX(PI/2);
    fill(0, 0, 255, 200);

    float angle = 0;
    float angleIncrement = TWO_PI / sides;
    beginShape(QUAD_STRIP);
        for (int i = 0; i < sides + 1; ++i) {
        vertex(topRadius * cos(angle), 0, topRadius * sin(angle));
        vertex(bottomRadius * cos(angle), tall, bottomRadius * sin(angle));
        angle += angleIncrement;
    }
  
    endShape();
    
    // if it is not a cone, draw the circular top cap
    if (topRadius != 0) {
        angle = 0;
        beginShape(TRIANGLE_FAN);
        // Center point
        vertex(0, 0, 0);
        for (int i = 0; i < sides + 1; i++) {
            vertex(topRadius * cos(angle), 0, topRadius * sin(angle));
            angle += angleIncrement;
        }
        endShape();
    }
  
    // If it is not a cone, draw the circular bottom cap
    if (bottomRadius != 0) {
        angle = 0;
        beginShape(TRIANGLE_FAN);
        // Center point
        vertex(0, tall, 0);
        for (int i = 0; i < sides + 1; i++) {
            vertex(bottomRadius * cos(angle), tall, bottomRadius * sin(angle));
            angle += angleIncrement;
        }
        endShape();
    }
    popMatrix(); 
}

void drawBody() {
    fill(255, 0, 0, 200);
    box(10, 10, 200);
}

void drawTriangles() {
    // Draw wings and tail fin in green
    fill(0, 255, 0, 200);
    beginShape(TRIANGLES);
    // Wing top layer
    vertex(-100,  2, 30); vertex(0,  2, -80); vertex(100,  2, 30);
    // Wing bottom layer
    vertex(-100, -2, 30); vertex(0, -2, -80); vertex(100, -2, 30);
    // Tail left layer
    vertex(-2, 0, 98); vertex(-2, -30, 98); vertex(-2, 0, 70);
    // Tail right layer
    vertex( 2, 0, 98); vertex( 2, -30, 98); vertex( 2, 0, 70);
    endShape();
}

void drawQuads() {
    beginShape(QUADS);
    vertex(-100, 2, 30); vertex(-100, -2, 30); vertex(  0, -2, -80); vertex(  0, 2, -80);
    vertex( 100, 2, 30); vertex( 100, -2, 30); vertex(  0, -2, -80); vertex(  0, 2, -80);
    vertex(-100, 2, 30); vertex(-100, -2, 30); vertex(100, -2,  30); vertex(100, 2,  30);
    vertex(-2,   0, 98); vertex(2,   0, 98); vertex(2, -30, 98); vertex(-2, -30, 98);
    vertex(-2,   0, 98); vertex(2,   0, 98); vertex(2,   0, 70); vertex(-2,   0, 70);
    vertex(-2, -30, 98); vertex(2, -30, 98); vertex(2,   0, 70); vertex(-2,   0, 70);
    endShape();
}

void printQuaternions() {
    // Set text mode to shape
    textMode(SHAPE);
    textSize(13);
    fill(255, 255, 255);
    text("Quaternions:", 20, 20, 10);
    text(q[0], 20, 40, 10);
    text(q[1], 20, 60, 10);
    text(q[2], 20, 80, 10);
    text(q[3], 20, 100, 10);
}

void printYawPitchRoll() {
    // Calculate yaw/pitch/roll angles
    ypr[0] = atan2(2*q[1]*q[2] - 2*q[0]*q[3], 2*q[0]*q[0] + 2*q[1]*q[1] - 1) * 57.2;
    ypr[1] = atan2(2 * q[2] * q[3] - 2 * q[0] * q[1], 2 * q[0] * q[0] + 2 * q[3] * q[3] - 1) * 57.2;
    ypr[2] = -atan2(2 * (q[0] * q[2] - q[1] * q[3]), 1 - 2 * (q[2] * q[2] + q[1] *q[1])) * 57.2;

    text("Yaw:", 150, 20, 10);
    text(ypr[0], 150, 40, 10);
    text("Pitch:", 220, 20, 10);
    text(ypr[1], 220, 40, 10);
    text("Roll:", 290, 20, 10);
    text(ypr[2], 290, 40, 10);
}
</code>

При запуске визуализации на «processinge» откроется окно с графическим отображением IMU-сенсора в виде самолёта. Самолёт на экране будет повторять перемещения IMU-сенсора в пространстве. 

{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-euler-angles.png?nolink |}}
===== Пример для Espruino =====

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из серии [[amp>collection/espruino?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Espruino]], например, [[amp>product/iskra-js?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Iskra JS]].

<WRAP center round tip 50%>
[[:js:ide|Как начать работу с Espruino?]]
</WRAP>

==== Схема устройства ====

Подключите IMU-сенсор к пинам питания и шины I²C — SDA и SCL платформы Iskra JS. Для коммуникации используйте
[[amp>product/wire-fm?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|соединительные провода «мама-папа»]].{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-espruino.png?nolink |}}

<WRAP clear></WRAP>

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения [[amp>product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Troyka Shield]], которая одевается сверху на Iskra JS методом бутерброда. Для коммуникации используйте [[amp>product/3-wire-cable-digital-troyka?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|трёхпроводной шлейф «мама-мама»]], который идёт в комплекте с датчиком.{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-espruino-troyka.png?nolink |}}

<WRAP clear></WRAP>

С [[amp>product/arduino-troyka-slot-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Troyka Slot Shield]] провода не понадобятся вовсе.{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-espruino-troyka-slot.png?nolink |}}

<WRAP clear></WRAP>

==== Вывод показателей сенсоров ====

В качестве примера выведем в консоль следующие данные:
  * **гироскопа:** угловую скорость вокруг собственных осей X, Y, Z;
  * **акселерометра:** направление и величину ускорения свободного падения по осям X, Y, Z;
  * **компаса:** значения азимута;
  * **барометра:** абсолютное давление и температуру окружающей среды.
<code javascript imu-read-data.js>

</code>


===== Пример для Raspberry Pi =====

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим одноплатные компьютеры [[amp>collection/raspberry-pi?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Raspberry Pi]], например, [[amp>product/raspberry-pi-4-model-b-4-gb?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Raspberry Pi 4]].

<WRAP center round tip 50%>
[[articles:rpi-guide|Настрой Raspberry Pi]]
</WRAP>

==== Схема устройства ====

Подключите датчик IMU к пинам SDA и SCL шины I²C компьютера Raspberry Pi.
{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-rpi.png?nolink |}}
<WRAP clear></WRAP>

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения [[amp>product/raspberry-troyka-cap?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|Troyka Cap]], которая надевается сверху на малину методом бутерброда.{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-install-rpi-cap.png?nolink |}}



==== Программная настройка ====

  - [[articles:rpi-guide|Настрой Raspberry Pi]]
  - [[articles:rpi-interfaces#интерфейс_i_c|Включите шину I²C]]

==== Вывод показателей сенсоров ====

А написать пример кода для Raspberry Pi оставим вам домашним заданием.
===== Элементы платы =====

{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-annotation.png?nolink |}}
==== Акселерометр на LIS331DLH ====
Акселерометр выполнен на чипе {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:lis331dlh-datasheet.pdf |LIS331DLH}} и представляет собой миниатюрный датчик ускорения, разработанный по технологии MEMS от компании STMicroelectronics. Адрес устройства по умолчанию равен 0x18, но может быть изменен на 0x19. Подробности читайте в разделе [[#смена_адреса_модуля| смена адреса модуля]].

==== Гироскоп на I3G4250D ====
Гироскоп выполнен на чипе {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:i3g4250d-datasheet.pdf |I3G4250D}} и представляет собой миниатюрный датчик перемещений в трёхмерном пространстве, разработанный по технологии MEMS от компании STMicroelectronics. Адрес устройства по умолчанию равен 0x68, но может быть изменен на 0x69. Подробности читайте в разделе [[#смена_адреса_модуля| смена адреса модуля]].
==== Магнитометр/Компас на LIS3MDL ====
Магнитометр выполнен на чипе {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:lis3mdl-datasheet.pdf |LIS3MDL}} и представляет собой миниатюрный датчик магнитного поля в трёхмерном пространстве, разработанный по технологии MEMS от компании STMicroelectronics. Адрес устройства по умолчанию равен 0x1С, но может быть изменен на 0x1E. Подробности читайте в разделе [[#смена_адреса_модуля| смена адреса модуля]].

==== Барометр на LPS25HB ====

Барометр выполнен на чипе {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:lps25hb-datasheet.pdf |LPS25HB}} по технологии MEMS от компании STMicroelectronics. Адрес устройства по умолчанию равен 0x5С, но может быть изменен на 0x5D. Подробности читайте в разделе [[#смена_адреса_модуля| смена адреса модуля]].

==== Регулятор напряжения ====

Линейный понижающий регулятор напряжения {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:ncp698sq33t1g-datasheet.pdf |NCP698SQ33T1G}} обеспечивает питание MEMS-чипов и других компонентов сенсора. Диапазон входного напряжения от 3,3 до 5 вольт. Выходное напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 150 мА.
==== Преобразователь логических уровней ====

Преобразователь логических уровней {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:pca9306dct-datasheet.pdf |PCA9306DCT}} необходим для сопряжения датчика с разными напряжениями логических уровней от 3,3 до 5 вольт. Другими словами сенсор совместим как с 3,3 вольтовыми платами, например, Raspberry Pi, так и с 5 вольтовыми — Arduino Uno.

==== Troyka-контакты ====

Датчик подключается к управляющей электронике через две группы Troyka-контактов:

  * Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.
  * Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.
  * Сигнальный (D) — пин данных шины I²C. Подключите к пину SDA микроконтроллера.
  * Сигнальный (C) — пин тактирования шины I²C. Подключите к пину SCL микроконтроллера.
===== Смена адреса модуля =====
Иногда в проекте необходимо использовать несколько IMU-сенсоров. Для этого на модуле предусмотрены четыре пары контактных площадки, по одной на каждый чип. Для смена адреса капните каплей припоя на отведённую контактную площадку.

<WRAP center>
^  Модуль        ^  Адрес без перемычки  ^  Адрес с перемычкой  ^
|Акселерометр  |  0x18                 |  0x19                |
|Гироскоп      |  0x68                 |  0x69                |
|Магнитометр   |  0x1С                 |  0x1E                |
|Барометр      |  0x5С                 |  0x5D                |
</WRAP>

{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-changes-address.gif?nolink |}}
<WRAP clear></WRAP>
===== Принципиальная и монтажная схемы =====

{{:products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-schematic.png?direct&450 |}}
{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-layout-top.png?direct&220|}}
{{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-layout-bottom.png?direct&220|}}

<WRAP clear></WRAP>

===== Габаритный чертёж =====
[[this>_media/products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-dimensions.pdf|{{:products:troyka-imu-10-dof-v2:troyka-imu-10-dof-v2-dimensions.png}}]]

===== Характеристики =====

  * MEMS-датчики: Акселерометр, гироскоп, магнитометр, барометр
  * Интерфейс: I²C
  * Напряжение питания: 3,3–5 В
  * Потребляемый ток: до 10 мА
  * Размеры: 25,4×25,4×10,1 мм

^  Модуль      ^  Чип  ^  I²C-адрес (без перемычки)  ^  I²C-адрес (с перемычкой)  ^  Максимальная чувствительность  ^  Диапазон измерений  ^
|Акселерометр  |  LIS331DLH  |  0x18  |  0x19  |  9,8×10-3 м/с²  |  ±2 / ±4 / ±8 g            |
|Гироскоп      |  I3G4250D   |  0x68  |  0x69  |  8,7×10-3 °/с   |  ±250 / ±500 / ±2000 °/с²  |
|Магнитометр   |  LIS3MDL    |  0x1C  |  0x1E  |  1,46×10-4 Гс   |  ±4/ ±8/ ±12/ ±16 Гс       |
|Барометр      |  LPS25HB    |  0x5C  |  0x5D  |  2,4×10-4 мбар  |  260–1260 мбар                 |




===== Ресурсы =====
  * [[amp>product/troyka-imu-10-dof?utm_source=man&utm_campaign=troyka-imu-10-dof-v2&utm_medium=wiki|IMU-сенсор v2]] в магазине.
  * [[https://github.com/amperka/hardware-drawings/blob/master/troyka-imu-10-dof-v2.svg|Векторное изображение датчика]]
  * [[https://github.com/amperka/Troyka-IMU|Библиотека для Arduino]]
  * {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:lis331dlh-datasheet.pdf |Datasheet на акселерометр ST LIS331DLH}}
  * {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:i3g4250d-datasheet.pdf |Datasheet на гироскоп ST I3G4250D}}
  * {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:lis3mdl-datasheet.pdf |Datasheet на магнитометр ST LIS3MDL}}
  * {{ :products:troyka-imu-10-dof-v2:lps25hb-datasheet.pdf |Datasheet на барометр ST LPS25HB}}