ハンダ付けとか工作とかなしで自作トラッカーを作る【SlimeVR-Tracker（１つ）にたくさん（３つ以上）IMUをつける】

2024年5月12日 10:21

各センサーにバッテリー（MPU）つけると充電管理がめんどくさい・・・
1つのバッテリーで複数のセンサー動かしちゃおう

主に必要なものはスイッチサイエンスさんで購入できます。

I2C拡張ハブユニットの1Channelに2つ以上のIMUをつけたいときは下のものも

付属のケーブルが短いので別途購入する必要はあると思います

I2C拡張ハブユニットにが必要なわけ

I2Cは同じアドレスのデバイスを２つつなぐと正常に動作しません。
そのためデバイス自身がアドレスを変更する機能を持っていることが多いのです。IMU PROの場合だと0x68か0x69から選ぶことができるので２つならそのままI2Cに接続して同時に使うことが出来ますが３つ目は別系統のI2Cをつかうか拡張ハブユニットの出番になります。

このユニット自体が0x70のアドレスを持っていてこのアドレスにチャンネル番号を書き込めば最大で６チャンネルまで切り替えれます（チップは８ｃｈなので２ｃｈぶんもったいない気もするのですが・・・）。

// チャンネルを切り替えるコード
uint8_t ch = 0; // ここは 0ch ～ 5chまで使えます
Wire.beginTransmission(0x70);
Wire.write(1 << ch);
Wire.endTransmission();

正確にチャンネルを切り替えないと操作していI2Cデバイス以外にアクセスしてしまうのでSlimeVR-Trackerのコードを見てどの部分にチャンネル切り替えの処理をいれるかを考えます。
たとえばトラッカーでこれを間違えると右手を動かすと左手も一緒にうごいたら全身荒ぶったりするかもです。
話はそれましたが、これで６チャンネルにそれぞれ２つのIMUを接続できる準備が整いました。１２箇所トラッキングできることになります。
胸、腰、右左上腕、前腕、膝、足、これで１０箇所です。
もし１２箇所で足りたいというのならば拡張ハブユニットを0x70以外で動かせば１２個追加（計２４個）できるかも（※通信関係や電力が足りるかとか未知数な部分はあるよ）

ファームウェアの変更ポイント

１２個モードでやっていきます。

１．define.h のセンサーの設定

もともとの指定方法だとセンサ－２つを前提にしてるのでちょっとゴリ押し気味ですがセンサー種類とアドレスは直接指定しました。
ローテーションも直接指定するほうがいいけど、テストなのでデフォルトのままです。５つ目以降は接続してなくても動かせるようにoptionalをtrueに。

さてここで問題になるのはどのセンサーがどのチャンネルにあるかですね。
１チャンネルに２つと決めてた１つ目２つ目が０チャンネル、３つ目４つ目が１チャンネル以下略、、、、ですね。

#define MAX_IMU_COUNT 12

#define IMU_DESC_LIST \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_BMI270,  0x68,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, PRIMARY_IMU_OPTIONAL,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_BMI270,  0x69,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, PRIMARY_IMU_OPTIONAL,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_BMI270,  0x68,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, PRIMARY_IMU_OPTIONAL,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_BMI270,  0x69,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, PRIMARY_IMU_OPTIONAL,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_BNO085,  0x4A,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_UNKNOWN, 0x69,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_BNO085,  0x4A,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_UNKNOWN, 0x69,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_MPU6500, 0x68,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_MPU6500, 0x69,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_MPU6500, 0x68,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
        IMU_DESC_ENTRY(IMU_MPU6500, 0x69,   IMU_ROTATION,        PIN_IMU_SCL, PIN_IMU_SDA, true,   PIN_IMU_INT) \
#endif

２．SensorManager.cppの変更するところ

ソースを見ながら感じセンサーのセットアップｘ２とデーター取得の３箇所ですね。センサーモジュール毎にライブラリ化してくれてるのでとても扱いやすいです。

まずは【SensorManager::buildSensor】。これがセンサーのセットアップになります。

// swapI2C の次に追記しました。
I2CSCAN::clearBus(sdaPin, sclPin);
swapI2C(sclPin, sdaPin);

Wire.beginTransmission(0x70);
Wire.write(1 << (sensorID / 2));
Wire.endTransmission();

２箇所目は【SensorManager::postSetup】。ここにもswapI2Cがあります。追加するコードはほぼ同じです。

swapI2C(sensor->sclPin, sensor->sdaPin);

Wire.beginTransmission(0x70);
Wire.write(1 << (sensor->getSensorId() / 2));
Wire.endTransmission();

この２箇所でセンサーのセットアップ部分への対応はOKです。
次はデーターを取得する前にチャンネル変更の処理を追加します。

【SensorManager::update】へ追加するコードはpostSetupのコードと同じです。

swapI2C(sensor->sclPin, sensor->sdaPin);

Wire.beginTransmission(0x70);
Wire.write(1 << (sensor->getSensorId() / 2));
Wire.endTransmission();

チャンネルの決定方法は、センサーはセットアップ時にIDを割り当てられます。リストの１つ目から０，１，２，３，・・・・になってるので２で割ってあげるとチャンネル番号になります。0.5とか1.5とかはどうなるのって思うかもしれないけど整数にキャストされて小数部分は無視されるので問題ないです。

以上の部分を変更したファームウェアを書き込めば複数のセンサーを扱えるようになると思います。

所感

センサー自体やすいんだけど数が増えるとそこそこ負担がある。
BMI160をアリエクで買うのなら２０個で３０００円ちょっとなのでそっちのほうがお得かもです

どうやってセンサーを身につけるか。これはホント悩ましいホットリミットになるしかない。

追伸

もしファームウェアの変更部分、書き込み方わかんない、おすすめの魚卵、なんか要望あればぜひご連絡ください。

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