mpu9250/
├── mpu9250.py         # MPU9250 主驱动（九轴外观类）
├── mpu6500.py         # MPU6500 六轴陀螺仪/加速度计驱动
├── ak8963.py          # AK8963 三轴磁力计驱动
├── main.py            # 测试示例程序
├── LICENSE            # MIT 许可证
└── README.md          # 说明文档

# Python env   : MicroPython v1.23.0
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2026/07/24
# @Author  : FreakStudio
# @File    : main.py
# @Description : 测试 MPU9250 九轴运动追踪传感器驱动类
# @License : MIT

import micropython
micropython.alloc_emergency_exception_buf(100)

# ======================================== 导入相关模块 =========================================

from machine import I2C, Pin
import time

from mpu9250 import MPU9250

# ======================================== 全局变量 ============================================

# I2C 引脚配置（请根据实际接线修改）
I2C_SCL_PIN = const(22)
I2C_SDA_PIN = const(21)
I2C_FREQ = const(400000)

# 设备 I2C 地址
MPU9250_ADDR = const(0x68)
# MPU9250 SIP 模式 WHOAMI 期望值（0x71=集成磁力计, 0x70=独立 MPU6500）
EXPECTED_WHOAMI = const(0x71)

# 打印间隔（ms）
PRINT_INTERVAL_MS = const(2000)

# 全局时间追踪（用于主循环低频打印控制）
last_print_time = time.ticks_ms()

# ======================================== 功能函数 ============================================


def calibrate_gyro(sensor, count=256):
    """
    陀螺仪零偏校准。

    采集 count 次静止数据，计算零偏并更新内部补偿值。
    默认注释调用，可 REPL 手动触发。

    Args:
        sensor (MPU9250): 传感器实例
        count (int): 采样次数，默认 256

    Notes:
        - 校准期间传感器必须保持静止
    """
    print("Starting gyroscope calibration...")
    print(">>> Keep sensor STILL!")
    # 通过子驱动 mpu6500 执行陀螺仪零偏校准
    offset = sensor.mpu6500.calibrate(count, 0)
    print("Gyro offset (rad/s): X=%.5f Y=%.5f Z=%.5f" % offset)
    return offset


def calibrate_magnetometer(sensor, count=256, delay=200):
    """
    磁力计硬铁/软铁校准。

    采集多组磁场数据，计算硬铁偏移（圆心偏移）和软铁比例（椭圆校正）。
    默认注释调用，可 REPL 手动触发。

    Args:
        sensor (MPU9250): 传感器实例
        count (int): 采样次数，默认 256
        delay (int): 采样间隔（ms），默认 200

    Notes:
        - 校准期间需缓慢旋转传感器覆盖各方向
    """
    print("Starting magnetometer calibration...")
    print(">>> Slowly rotate sensor in ALL directions!")
    # 通过子驱动 ak8963 执行磁力计校准
    offset, scale = sensor.ak8963.calibrate(count, delay)
    print("Hard-iron offset (μT): X=%.2f Y=%.2f Z=%.2f" % offset)
    print("Soft-iron scale:       X=%.4f Y=%.4f Z=%.4f" % scale)
    return offset, scale


def print_nine_axis(sensor, interval_ms=PRINT_INTERVAL_MS):
    """
    定时打印全部九轴传感器数据。

    在指定间隔到达时读取并格式化输出加速度、陀螺仪、磁场和温度。

    Args:
        sensor (MPU9250): 传感器实例
        interval_ms (int): 打印间隔（ms）
    """
    global last_print_time
    current_time = time.ticks_ms()

    if time.ticks_diff(current_time, last_print_time) >= interval_ms:
        # 读取九轴数据
        ax, ay, az = sensor.acceleration
        gx, gy, gz = sensor.gyro
        mx, my, mz = sensor.magnetic
        temp = sensor.temperature

        # 格式化输出
        print("=" * 62)
        print("Accel  (m/s²):  X=%+8.2f  Y=%+8.2f  Z=%+8.2f" % (ax, ay, az))
        print("Gyro   (rad/s):  X=%+8.3f  Y=%+8.3f  Z=%+8.3f" % (gx, gy, gz))
        print("Magnet (μT):     X=%+8.1f  Y=%+8.1f  Z=%+8.1f" % (mx, my, mz))
        print("Temperature (℃): %.1f" % temp)

        last_print_time = current_time

# ======================================== 自定义类 ============================================

# ======================================== 初始化配置 ==========================================

# 上电延时，等待传感器稳定
time.sleep(3)

print("FreakStudio: MPU9250 9-axis IMU driver test")
print("=" * 62)

# 初始化 I2C 总线
print("Initializing I2C bus (SCL=GPIO%d, SDA=GPIO%d, %dkHz)..." %
      (I2C_SCL_PIN, I2C_SDA_PIN, I2C_FREQ // 1000))
i2c = I2C(0, scl=Pin(I2C_SCL_PIN), sda=Pin(I2C_SDA_PIN), freq=I2C_FREQ)

# I2C 总线设备扫描
print("Scanning I2C bus...")
devices = i2c.scan()
if not devices:
    raise RuntimeError("No I2C device found on bus")
print("Found %d device(s): %s" % (len(devices), [hex(d) for d in devices]))

# 验证 MPU9250 是否在预期地址上
if MPU9250_ADDR not in devices:
    raise RuntimeError(
        "MPU9250 not found at expected address 0x%02X" % MPU9250_ADDR
    )
print("Device found at 0x%02X" % MPU9250_ADDR)

# 初始化 MPU9250 传感器（组合 MPU6500 + AK8963）
print("Initializing MPU9250...")
sensor = MPU9250(i2c)

# 验证芯片 ID
whoami = sensor.whoami
if whoami == EXPECTED_WHOAMI:
    print("Device verified: MPU9250 SIP (WHOAMI=0x%02X)" % whoami)
else:
    print("Warning: unexpected WHOAMI=0x%02X (expected 0x%02X)" %
          (whoami, EXPECTED_WHOAMI))

# 验证磁力计子驱动
ak8963_id = sensor.ak8963.whoami
print("AK8963 WHOAMI: 0x%02X" % ak8963_id)
# 显示出厂 Fuse ROM 灵敏度校准系数
print("Fuse ROM adjustment: X=%.4f Y=%.4f Z=%.4f" % sensor.ak8963.adjustement)

print("=" * 62)
print("Starting 9-axis data acquisition...")
print("Tips:")
print("  - Press Ctrl+C to stop")
print("  - calibrate_gyro(sensor)     in REPL to calibrate gyro (keep still)")
print("  - calibrate_magnetometer(sensor) in REPL to calibrate magnetometer (rotate)")
print("")

# ========================================  主程序  ===========================================

try:
    while True:
        # 低频自动执行：定时打印九轴数据
        print_nine_axis(sensor, PRINT_INTERVAL_MS)

        # 高频采集函数（注释默认执行，可 REPL 手动调用）
        # 如需 100Hz 无打印数据采集，取消下行注释：
        # raw_accel = sensor.acceleration
        # raw_gyro = sensor.gyro
        # raw_mag = sensor.magnetic

        # 校准函数（注释默认执行，需手动触发）
        # calibrate_gyro(sensor)          # 陀螺仪零偏校准（保持静止）
        # calibrate_magnetometer(sensor)  # 磁力计硬铁/软铁校准（缓慢旋转）

        # 短暂延时避免总线过载
        time.sleep_ms(100)

except KeyboardInterrupt:
    print("\nProgram interrupted by user")
except OSError as e:
    print("Hardware communication error: %s" % str(e))
except Exception as e:
    print("Unknown error: %s" % str(e))
finally:
    print("Cleaning up resources...")
    sensor.deinit()
    del sensor
    print("Program exited")