Update to 2.0.1

main/boards/esp32s3-smart-speaker/mpu6050_sensor.h

@@ -0,0 +1,184 @@
+#ifndef MPU6050_SENSOR_H
+#define MPU6050_SENSOR_H
+
+#include <driver/i2c_master.h>
+#include <esp_log.h>
+#include <freertos/FreeRTOS.h>
+#include <freertos/task.h>
+#include <string>
+
+// MPU6050相关定义
+#define MPU6050_I2C_ADDRESS 0x68
+#define MPU6050_WHO_AM_I_REG 0x75
+#define MPU6050_WHO_AM_I_VAL 0x68
+
+// 加速度计量程
+typedef enum {
+    ACCE_FS_2G = 0,   // ±2g
+    ACCE_FS_4G = 1,   // ±4g
+    ACCE_FS_8G = 2,   // ±8g
+    ACCE_FS_16G = 3   // ±16g
+} mpu6050_acce_fs_t;
+
+// 陀螺仪量程
+typedef enum {
+    GYRO_FS_250DPS = 0,  // ±250°/s
+    GYRO_FS_500DPS = 1,  // ±500°/s
+    GYRO_FS_1000DPS = 2, // ±1000°/s
+    GYRO_FS_2000DPS = 3  // ±2000°/s
+} mpu6050_gyro_fs_t;
+
+// 传感器数据结构
+typedef struct {
+    float acce_x;
+    float acce_y;
+    float acce_z;
+} mpu6050_acce_value_t;
+
+typedef struct {
+    float gyro_x;
+    float gyro_y;
+    float gyro_z;
+} mpu6050_gyro_value_t;
+
+typedef struct {
+    float temp;
+} mpu6050_temp_value_t;
+
+typedef struct {
+    float pitch;
+    float roll;
+    float yaw;
+} complimentary_angle_t;
+
+/**
+ * @brief MPU6050传感器封装类
+ * 
+ * 提供现代化的C++接口来操作MPU6050六轴传感器
+ * 支持加速度计、陀螺仪、温度传感器和互补滤波
+ */
+class Mpu6050Sensor {
+public:
+    /**
+     * @brief 构造函数
+     * @param i2c_bus I2C总线句柄
+     * @param device_addr 设备地址，默认为0x68
+     */
+    explicit Mpu6050Sensor(i2c_master_bus_handle_t i2c_bus, uint8_t device_addr = MPU6050_I2C_ADDRESS);
+    
+    /**
+     * @brief 析构函数
+     */
+    ~Mpu6050Sensor();
+
+    /**
+     * @brief 初始化传感器
+     * @param acce_fs 加速度计量程
+     * @param gyro_fs 陀螺仪量程
+     * @return true表示初始化成功，false表示失败
+     */
+    bool Initialize(mpu6050_acce_fs_t acce_fs = ACCE_FS_4G, mpu6050_gyro_fs_t gyro_fs = GYRO_FS_500DPS);
+
+    /**
+     * @brief 唤醒传感器
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool WakeUp();
+
+    /**
+     * @brief 获取设备ID
+     * @param device_id 输出设备ID
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool GetDeviceId(uint8_t* device_id);
+
+    /**
+     * @brief 获取加速度计数据
+     * @param acce 输出加速度计数据
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool GetAccelerometer(mpu6050_acce_value_t* acce);
+
+    /**
+     * @brief 获取陀螺仪数据
+     * @param gyro 输出陀螺仪数据
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool GetGyroscope(mpu6050_gyro_value_t* gyro);
+
+    /**
+     * @brief 获取温度数据
+     * @param temp 输出温度数据
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool GetTemperature(mpu6050_temp_value_t* temp);
+
+    /**
+     * @brief 互补滤波计算姿态角
+     * @param acce 加速度计数据
+     * @param gyro 陀螺仪数据
+     * @param angle 输出姿态角
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool ComplimentaryFilter(const mpu6050_acce_value_t* acce, 
+                           const mpu6050_gyro_value_t* gyro, 
+                           complimentary_angle_t* angle);
+
+    /**
+     * @brief 检查传感器是否已初始化
+     * @return true表示已初始化，false表示未初始化
+     */
+    bool IsInitialized() const { return initialized_; }
+
+    /**
+     * @brief 获取传感器状态信息
+     * @return JSON格式的状态信息
+     */
+    std::string GetStatusJson() const;
+
+private:
+    i2c_master_bus_handle_t i2c_bus_;
+    i2c_master_dev_handle_t device_handle_;
+    uint8_t device_addr_;
+    bool initialized_;
+    mpu6050_acce_fs_t acce_fs_;
+    mpu6050_gyro_fs_t gyro_fs_;
+    
+    // 互补滤波相关
+    float dt_;
+    float alpha_;
+    complimentary_angle_t last_angle_;
+    uint64_t last_time_;
+    
+    static const char* TAG;
+
+    /**
+     * @brief 写入寄存器
+     * @param reg_addr 寄存器地址
+     * @param data 数据
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool WriteRegister(uint8_t reg_addr, uint8_t data);
+
+    /**
+     * @brief 读取寄存器
+     * @param reg_addr 寄存器地址
+     * @param data 输出数据
+     * @param len 数据长度
+     * @return true表示成功，false表示失败
+     */
+    bool ReadRegister(uint8_t reg_addr, uint8_t* data, size_t len);
+
+    /**
+     * @brief 获取当前时间戳（微秒）
+     * @return 时间戳
+     */
+    uint64_t GetCurrentTimeUs();
+
+    /**
+     * @brief 初始化互补滤波
+     */
+    void InitializeComplimentaryFilter();
+};
+
+#endif // MPU6050_SENSOR_H