GraftSense-基于 JY60 的串口陀螺仪模块（MicroPython）
GraftSense-基于 JY60 的串口陀螺仪模块（MicroPython）
基于 JY60 的串口陀螺仪模块 MicroPython 驱动
目录
简介
本项目是 基于 JY60 的串口陀螺仪模块 的 MicroPython 驱动库，适配 FreakStudio GraftSense 传感器模块，支持六轴 IMU（三轴加速度 + 三轴陀螺仪）数据采集与姿态解算，通过 UART 接口输出角速度、加速度和角度数据，适用于电子 DIY 运动感应实验、机器人姿态控制演示等场景。
主要功能
- 六轴数据采集：支持三轴加速度、三轴角速度（陀螺仪）和三轴角度（倾角）数据实时输出
- 模式配置：可切换工作/睡眠模式、串口/I2C 传输模式、水平/垂直安装模式
- 校准与清零：内置加速度校准和 Z 轴角度清零指令，确保测量精度
- 数据解析：自动解析串口数据帧，完成原始数据到物理量（g、°/s、°）的转换
- 调试支持：提供运行时间统计装饰器，便于性能分析和调试
硬件要求
- JY60 串口陀螺仪模块（GraftSense 版本，遵循 Grove 接口标准）
- 支持 MicroPython 的 MCU（如树莓派 Pico RP2040 等）
-
引脚连接：
-
模块 MTX（SRX） → MCU UART_TX（如 GP8）
- 模块 MRX（STX） → MCU UART_RX（如 GP9）
- VCC → 3.3V/5V 电源
- GND → MCU GND
- 模块核心：基于 JY60 六轴 IMU，通过 UART 接口输出姿态数据，支持 115200/9600 波特率切换
文件说明
| 接口引脚 | 功能描述 |
|---|---|
| GND | 接地引脚 |
| VCC | 电源输入引脚（3.3V/5V 兼容） |
| MTX | 模块 UART_TX（对应 MCU UART_RX） |
| MRX | 模块 UART_RX（对应 MCU UART_TX） |
| LED1 | 电源指示灯，上电后常亮 |
软件设计核心思想
- 协议解析轻量化：针对 JY60 模块 0x55 帧头的串口通信协议，设计轻量级数据解析逻辑，适配 MicroPython 的 MCU 资源限制，仅解析核心数据帧（加速度、角速度、角度），减少内存占用；
- 易用性封装：将硬件控制、指令发送、数据解析等底层操作封装为高内聚的 IMU 类，对外暴露简洁的方法（RecvData、SendCMD）和类属性，降低开发者使用门槛；
- 自动化校准：初始化阶段自动执行加速度校准和 Z 轴角度清零，无需手动发送指令，提升使用便捷性；
- 兼容性适配：支持 115200/9600 双波特率，兼容 3.3V/5V 供电，适配主流 MicroPython 开发板（如 RP2040）。
使用说明
硬件连接
- 模块 MTX 引脚连接至 MCU 的 UART_RX（如 GP9）
- 模块 MRX 引脚连接至 MCU 的 UART_TX（如 GP8）
- VCC 引脚连接至 3.3V 或 5V 电源，GND 引脚连接至 MCU GND
驱动初始化
from machine import UART
from imu import IMU
# 创建串口对象，设置波特率为115200
uart = UART(1, 115200)
uart.init(bits=8, parity=None, stop=1, tx=8, rx=9, timeout=5)
# 初始化IMU对象（自动执行加速度校准和Z轴清零）
imu_obj = IMU(uart)
核心控制方法
| 方法/属性 | 功能描述 |
|---|---|
| SendCMD(cmd) | 发送控制指令（如校准、模式切换、波特率设置） |
| RecvData() | 接收并解析 IMU 数据，返回(acc_x, acc_y, acc_z, temp, gyro_x, gyro_y, gyro_z, angle_x, angle_y, angle_z) |
| WORK_MODE/SLEEP_MODE | 工作/睡眠模式常量 |
| UART_MODE/IIC_MODE | 串口/I2C 传输模式常量 |
| HORIZ_INST/VERT_INST | 水平/垂直安装模式常量 |
示例程序
基础姿态数据读取
import time
from machine import UART
from imu import IMU
# 初始化串口
uart = UART(1, 115200)
uart.init(bits=8, parity=None, stop=1, tx=8, rx=9, timeout=5)
# 初始化IMU
imu_obj = IMU(uart)
# 上电延时3s
time.sleep(3)
print("FreakStudio: Using UART to communicate with IMU")
# 循环读取姿态数据
while True:
# 接收并解析数据
acc_x, acc_y, acc_z, temp, gyro_x, gyro_y, gyro_z, angle_x, angle_y, angle_z = imu_obj.RecvData()
# 打印角度数据
print("X-axis angle:", angle_x)
print("Y-axis angle:", angle_y)
print("Z-axis angle:", angle_z)
time.sleep(0.1)
完整示例（含 LED 指示和上位机数据转发）
import time
from machine import UART, Pin
import gc
from imu import IMU
# 初始化串口
uart = UART(1, 115200)
uart.init(bits=8, parity=None, stop=1, tx=8, rx=9, timeout=5)
# 初始化上位机串口
uart_pc = UART(0, 115200)
uart_pc.init(bits=8, parity=None, stop=1, tx=0, rx=1, timeout=5)
# 初始化LED
LED = Pin(25, Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN)
# 初始化IMU
imu_obj = IMU(uart)
try:
while True:
LED.on()
# 接收陀螺仪数据
imu_obj.RecvData()
LED.off()
# 打印角度数据
print("X-axis angle:", imu_obj.angle_x)
print("Y-axis angle:", imu_obj.angle_y)
print("Z-axis angle:", imu_obj.angle_z)
print("Free RAM:", gc.mem_free())
# 格式化并转发角度数据到上位机
angle_data = "{:.2f}, {:.2f}, {:.2f}\r\n".format(imu_obj.angle_x, imu_obj.angle_y, imu_obj.angle_z)
uart_pc.write(angle_data)
# 内存不足时触发垃圾回收
if gc.mem_free() < 220000:
gc.collect()
except KeyboardInterrupt:
print("Program interrupted by user")
finally:
LED.off()
print("LED off, program exited.")
注意事项
- 校准要求：加速度校准和 Z 轴角度清零时，传感器必须保持水平/垂直且静止，否则校准结果无效
- 串口交叉连接：模块 MTX 对应 MCU UART_RX，模块 MRX 对应 MCU UART_TX，需注意交叉连接，避免收发方向错误
- 波特率切换：支持 115200 和 9600 波特率切换，发送波特率指令后需重新初始化 UART 对象
- 数据帧格式：IMU 输出数据帧以 0x55 为帧头，包含加速度（0x51）、角速度（0x52）、角度（0x53）三种类型，驱动自动识别并解析
- 资源占用：RecvData()方法为阻塞式调用，需注意在实时系统中合理安排调用频率
- 环境条件：避免在高温、高湿或强电磁干扰环境下使用，以免影响测量精度
联系方式
如有任何问题或需要帮助，请通过以下方式联系开发者：
📧 邮箱：liqinghsui@freakstudio.cn
💻 GitHub：https://github.com/FreakStudioCN
许可协议
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