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/*MPU9250_PROGRAM ver? PROGRAMED BY RYOTARO FUNAI 2018/08/12*/
#include <mbed.h>
#include <math.h>

I2C i2c(p9, p10);
Serial pc(USBTX, USBRX);   //TWELITE使う予定なら13,14ピン

#define MPU9250_ADDRESS 0x68<<1  //I2CでのMPU9250のスレーブアドレス
#define AK8963_ADDRESS 0x0c<<1   //磁気センサのスレーブアドレス
#define Whoami 0x75   //who_am_iレジスタのアドレス、0x71が返ってくる
#define Magadd 0x00   //ak8963のWho_am_i
#define PWR 0x6b      //スリープモードをonにするためのアドレス
#define MAG_OPN 0x37  //mpu9250から磁気センサにアクセスできるようにする
#define ACC_CONFIG 0x1c     //加速度センサ設定用のアドレス
#define ACC_2G 0x00  //加速度センサのレンジ(2G)
#define ACC_4G 0x08  //加速度センサのレンジ(4G)
#define ACC_8G 0x10  //加速度センサのレンジ(8G)
#define ACC_16G 0x18 //加速度センサのレンジ(16Gまで計測可能)
#define MAG_CONFIG 0x0a  //磁気センサ設定用のアドレス
#define MAG_8HZ 0x12     //磁気センサの出力周期(8Hz)
#define MAG_100HZ 0x16   //磁気センサの出力周期(100Hz)
#define accRange  16.0   //加速度センサの測定レンジ
#define ST2 0x02 //磁気センサのステータスが入っているアドレス
#define Ain 35
#define SDA 21
#define SCL 22
#define led 2   //チェック用のLEDピン

void Ac_Read(int16_t*, int16_t*, int16_t*);   //9軸から加速度の値を取得
void Mag_Read(int16_t*, int16_t*, int16_t*);
//addrにスレーブアドレス、regにアクセスするアドレスを入力する
void i2cRead(uint8_t addr,uint8_t reg, uint8_t bytes,uint8_t* data);
void i2cWrite(uint8_t addr,uint8_t reg, uint8_t data);
uint8_t IDcheck();

uint8_t accgyrodata[14];
uint8_t magneticdata[7];
uint8_t ST2_Bit;  //磁気センサのステータスを入れておく

int16_t mx, my, mz;
double magX, magY, magZ, mag;
int16_t ax, ay, az;
float accX, accY, accZ, acc;
double rad;
double degree;
float ID;
double roll;
double pitch;

int main() {
    i2cWrite(MPU9250_ADDRESS, PWR, 0x00);  //スリープモードの解除
    double maveX = 0, maveY = 0, maveZ = 0;
    while(1) {
        //加速度の値を取得し、落下判定
        Ac_Read(&ax,&ay,&az);
        accX = ax * accRange / 32768.0;//[G]に変換
        accY = ay * accRange / 32768.0;//[G]に変換
        accZ = az * accRange / 32768.0;//[G]に変換
        roll = atan2(accY, accZ);
        pitch = atan2(-accX, sin(accY) + cos(accZ));
        i2cWrite(MPU9250_ADDRESS, MAG_OPN, 0x02); //磁気センサの起動
        i2cWrite(AK8963_ADDRESS, MAG_CONFIG, MAG_100HZ);//磁気センサの測定レンジの設定
        for(int i = 0;i < 150;i++){
            Mag_Read(&mx, &my, &mz);
            maveX += mx;
            maveY += my;
            maveZ += mz;
            wait_ms(10);
        }          
        maveX /= 150;
        maveY /= 150;
        maveZ /= 150;
        magX = (maveX - 168.75) / 32768.0f * 4800.0f;//[uT]に変換
        magY = (maveY - 18.75) / 32768.0f * 4800.0f;//[uT]に変換
        magZ = mz / 32768.0f * 4800.0f;//[uT]に変換
        pc.printf("%f,%f\n\r", magX, magY);
        //ID = IDcheck();
        //pc.printf("%f\n\r", ID);
        rad = atan2(magZ * sin(roll) - magY * cos(roll), magX * cos(pitch) + magY * sin(pitch) * sin(roll) + magZ * sin(pitch) * cos(roll));
        degree = -((int)(rad * 180.0 / 3.141592 + 270.0 - 7.5) % 360 - 360.0);
        /*
        if(degree < 0){
            degree += 360;    
        }
        */
        pc.printf("%d\n\r",(int)degree);
    }
}

//mpu9250から加速度センサのみ引っ張ってくる
void Ac_Read(int16_t* ax, int16_t* ay, int16_t* az){
  i2cWrite(MPU9250_ADDRESS, PWR, 0x00);  //スリープモードの解除
  i2cWrite(MPU9250_ADDRESS, ACC_CONFIG, ACC_16G);//加速度センサの測定レンジの設定
  i2cRead(MPU9250_ADDRESS, 0x3b, 14, accgyrodata);
  *ax = (accgyrodata[0] << 8) | accgyrodata[1];//accGyroTempData[0]を左に8シフトし(<<)，accGyroTempData[1]を足し合わせる(|) |は論理和
  *ay = (accgyrodata[2] << 8) | accgyrodata[3];//accGyroTempData[2]を左に8シフトし(<<)，accGyroTempData[3]を足し合わせる(|)
  *az = (accgyrodata[4] << 8) | accgyrodata[5];//accGyroTempData[4]を左に8シフトし(<<)，accGyroTempData[5]を足し合わせる(|)
}

//mpu9250から磁気センサのみ引っ張ってくる
void Mag_Read(int16_t* mx, int16_t* my, int16_t* mz){
  i2cRead(AK8963_ADDRESS, ST2, 1, &ST2_Bit);//読み出し準備ができたか確認
  if(ST2_Bit & 0x01){   //ちゃんと読めたかをST2レジスタの値を読んで確認
    i2cRead(AK8963_ADDRESS, 0x03, 7, magneticdata);
  }
  else pc.printf("ERROR!!\n");
  *mx = (magneticdata[0] << 8) | magneticdata[1];
  *my = (magneticdata[2] << 8) | magneticdata[3];
  *mz = (magneticdata[4] << 8) | magneticdata[5];
}

//mpu9250からデータを取得(bytesに受け取るデータのバイト数、dataに実際のデータを挿入していく)
void i2cRead(uint8_t addr,uint8_t reg, uint8_t bytes,uint8_t* data){
  char cmd[1];
  char written_data[14];
  cmd[0] = reg;
  i2c.write(addr, cmd, 1, 1);
  i2c.read(addr, written_data, bytes, 0);
  for(int ii = 0; ii < bytes; ii++) {
    data[ii] = written_data[ii];
  }
}

//mpu9250にデータを送信(dataに送信するデータを入力する)
void i2cWrite(uint8_t addr,uint8_t reg, uint8_t data){
  char cmd[2];
  cmd[0] = reg;     //レジスタ指定
  cmd[1] = data;    //送信するデータ
  i2c.write(addr, cmd, 2); //レジスタ指定はこうする
}

//Who_am_Iアドレスで接続確認ができる。0x48もしくは10進数で72が返ってくればおk
uint8_t IDcheck(){
  uint8_t address;
  i2cRead(AK8963_ADDRESS, Magadd, 1, &address);
  return address;
}