基于MPU6050姿态控制外设开发记录

基于MPU6050姿态控制外设开发记录

简介

在电玩城里见过一种枪型的外设，一直想自己实现一个类似的东西。最近比较闲，终于有空来折腾一下。

外设的原理其实很简单，只需要实时跟踪玩家手里枪的姿态，动态更新游戏中去，精度要求也不是很高。

最终的效果，可以查看下面的视频链接

视频链接

硬件选型

如果只是跟踪姿态的话，三轴陀螺仪就够了。想着后续还想试着做3D tracking，选了MPU6050，有三轴陀螺仪、三轴加速度，因为没有磁力计，所以姿态的Yaw是一个相对值，使用的时候需要校准Z轴的角度。淘宝上搜MPU6050，出来一堆，我选择的是厂家开发好带串口的模块，贵是贵点，好处是姿态数据是过滤好的，不用自己在原始数据里折腾。参考价￥46。

主控板，用的是基于ESP8266芯片的Arduino开发板，参考价￥20。淘宝也是一堆。

焊接，组装好的硬件，像这样：

接杜邦线不方便操作，所以，我用的洞洞板焊上排针排母，插到Arduino的排座上，固定的结实，也方便插拔。后续可以加上2个按钮，一个用作扳机，一个用作校准方向。

Arduino软件设计

#include 
#include 

const char* ssid     = "xxxxxxx";
const char* password = "xxxxxxx";

const char* serverHost = "10.0.0.3";
const int   serverPort = 8000;

const int   packetLength = 11;
uint8_t buffer[64] = { 0 };
int bufferIndex = 0;

WiFiUDP udp;

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    delay(3000);

    Serial.println();
    Serial.println();
    Serial.print("Connecting to ");
    Serial.println(ssid);

    WiFi.begin(ssid, password);

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }

    Serial.println("");
    Serial.println("WiFi connected");  
    Serial.println("IP address: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
    udp.begin(8000);
}

void loop() {
    if(Serial.available()> 0)
    {
        int nRet = Serial.read();
        if (nRet == 0x55)
        {
            bufferIndex = 0;
        }
        buffer[bufferIndex++] = nRet;

        if (bufferIndex >= packetLength)
        {
            //One Package finished, send it.
            udp.beginPacket(serverHost, serverPort);
            udp.write(buffer, packetLength);
            udp.endPacket();
        }
    }
}

代码就不详细解释了，比较简单，读取串口发来的原始的传感器数据，每11个字节为一帧，直接通过UDP发送到上位机的8000端口。

UnrealEngine 4 上位机软件设计

我在一个独立的线程里接收通过UDP端口8000传送来的传感器数据，解析出姿态数据之后，传送到蓝图中去，在蓝图中实时更新Actor的姿态。具体的实现代码就不贴出来，读者可以参考文章最后贴出的代码库中的代码。

这里只说一下，我遇到的一个坑。不可以在网络线程里更新UE4 Actor对象的状态。有一定几率程序崩溃。

源代码

项目的源代码，我整理好了，也开源了出来，读者可以在下面的链接查看到：

https://git.oschina.net/cloudsource/mpu6050_posecontroller.git

MPU6050Wifi 是Arduino程序的代码

MPU6050Test 是UE4的一个测试项目，编译需要Poco库，读者自己编译一个吧。

后续

原型没问题之后，后面考虑把板子做小，自己画个PCB，用单片机当主控。3D打印机打印个外壳。等有空，继续填坑吧。