BMI270 Driver for ESP-IDF (ESP32-S3)¶
M5StampFly向けのBMI270 6軸IMU（ジャイロスコープ+加速度計）ドライバです。ESP-IDF v5.4.1ベースで開発されています。
特徴¶
- ✅ 簡単に使える: 3つのシンプルなサンプルコード（ポーリング、割り込み、FIFO）
- ✅ 高性能: FIFO使用時は1600Hz連続取得可能
- ✅ 低消費電力: 割り込み駆動でCPU使用率最小化
- ✅ 実用的: そのまま実アプリケーションに組み込み可能
- ✅ 完全ドキュメント化: 日本語API仕様書と詳細サンプル
クイックスタート¶
1. プロジェクトに組み込む¶
2. サンプルを試す¶
# 開発環境のセットアップ
source setup_env.sh
# 最もシンプルなポーリングサンプルを実行
cd examples/basic_polling
idf.py set-target esp32s3
idf.py build flash monitor
ハードウェア要件¶
M5StampFly (推奨)¶
このドライバはM5StampFly向けに最適化されています：
| 信号 | ESP32-S3 GPIO | BMI270ピン |
|---|---|---|
| MOSI | GPIO14 | SDx (SDI) |
| MISO | GPIO43 | SDO |
| SCK | GPIO44 | SCx |
| CS | GPIO46 | CSB |
| INT1 | GPIO11 | INT1 (オプション) |
他のESP32-S3ボード¶
ピン番号を変更すれば、任意のESP32-S3ボードで使用可能です：
bmi270_config_t config = {
.gpio_mosi = YOUR_MOSI_PIN,
.gpio_miso = YOUR_MISO_PIN,
.gpio_sclk = YOUR_SCLK_PIN,
.gpio_cs = YOUR_CS_PIN,
.spi_clock_hz = 10000000,
.spi_host = SPI2_HOST,
.gpio_other_cs = -1, // 共有SPIバスがない場合
};
サンプルコード¶
3つのレベルに応じたサンプルを用意しています：
1. Polling - ポーリング（最もシンプル）¶
用途: 学習、プロトタイピング、低速アプリケーション（〜200Hz）
特徴: - コードが短く理解しやすい - 実装が簡単 - CPU使用率は高め
2. Interrupt - 割り込み（効率的）¶
用途: バッテリー駆動、省電力アプリケーション
特徴: - 低CPU使用率 - データがある時だけ動作 - 即応性が高い
3. FIFO - バッファ（高速・最高効率）¶
用途: 高速モーショントラッキング、ドローン制御
特徴: - 1600Hz連続取得可能 - CPU使用率最小 - データロス最小 - バッチ処理で効率的
基本的な使い方¶
最小サンプルコード¶
#include "bmi270_spi.h"
#include "bmi270_init.h"
#include "bmi270_data.h"
void app_main(void)
{
// デバイス初期化
bmi270_dev_t dev = {0};
bmi270_config_t config = {
.gpio_mosi = 14,
.gpio_miso = 43,
.gpio_sclk = 44,
.gpio_cs = 46,
.spi_clock_hz = 10000000,
.spi_host = SPI2_HOST,
.gpio_other_cs = 12, // M5StampFlyの場合（PMW3901共有SPI対策）
};
bmi270_spi_init(&dev, &config);
bmi270_init(&dev);
// センサー設定（100Hz, ±4g, ±1000°/s）
bmi270_set_accel_config(&dev, BMI270_ACC_ODR_100HZ, BMI270_FILTER_PERFORMANCE);
bmi270_set_gyro_config(&dev, BMI270_GYR_ODR_100HZ, BMI270_FILTER_PERFORMANCE);
// データ読み取り
while (1) {
bmi270_gyro_t gyro;
bmi270_accel_t accel;
float temperature;
bmi270_read_gyro_accel(&dev, &gyro, &accel);
bmi270_read_temperature(&dev, &temperature);
printf("Gyro: X=%.3f Y=%.3f Z=%.3f [rad/s]\n", gyro.x, gyro.y, gyro.z);
printf("Accel: X=%.3f Y=%.3f Z=%.3f [g]\n", accel.x, accel.y, accel.z);
printf("Temp: %.2f [°C]\n", temperature);
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10)); // 100Hz
}
}
API仕様¶
初期化¶
// SPI通信初期化
esp_err_t bmi270_spi_init(bmi270_dev_t *dev, const bmi270_config_t *config);
// センサー初期化（コンフィグファイルアップロード、ACC/GYR有効化）
esp_err_t bmi270_init(bmi270_dev_t *dev);
センサー設定¶
// 加速度計設定
esp_err_t bmi270_set_accel_config(bmi270_dev_t *dev, bmi270_acc_odr_t odr, bmi270_filter_perf_t filter);
// ジャイロスコープ設定
esp_err_t bmi270_set_gyro_config(bmi270_dev_t *dev, bmi270_gyr_odr_t odr, bmi270_filter_perf_t filter);
// レンジ設定
esp_err_t bmi270_set_accel_range(bmi270_dev_t *dev, bmi270_acc_range_t range);
esp_err_t bmi270_set_gyro_range(bmi270_dev_t *dev, bmi270_gyr_range_t range);
データ読み取り¶
// ジャイロ（rad/s）＋加速度を一度に読み取り（推奨）
esp_err_t bmi270_read_gyro_accel(bmi270_dev_t *dev, bmi270_gyro_t *gyro, bmi270_accel_t *accel);
// 個別に読み取り（ジャイロはrad/s単位）
esp_err_t bmi270_read_gyro(bmi270_dev_t *dev, bmi270_gyro_t *data);
esp_err_t bmi270_read_accel(bmi270_dev_t *dev, bmi270_accel_t *data);
// ジャイロをdps単位で読み取り
esp_err_t bmi270_read_gyro_dps(bmi270_dev_t *dev, bmi270_gyro_t *data);
esp_err_t bmi270_read_gyro_accel_dps(bmi270_dev_t *dev, bmi270_gyro_t *gyro, bmi270_accel_t *accel);
// 温度センサー読み取り
esp_err_t bmi270_read_temperature(bmi270_dev_t *dev, float *temperature);
// 単位変換ユーティリティ
float bmi270_rad_to_dps(float rad_per_sec);
float bmi270_dps_to_rad(float deg_per_sec);
低レベルAPI¶
// レジスタアクセス
esp_err_t bmi270_read_register(bmi270_dev_t *dev, uint8_t reg_addr, uint8_t *data);
esp_err_t bmi270_write_register(bmi270_dev_t *dev, uint8_t reg_addr, uint8_t data);
// バースト転送
esp_err_t bmi270_read_burst(bmi270_dev_t *dev, uint8_t reg_addr, uint8_t *data, uint16_t length);
esp_err_t bmi270_write_burst(bmi270_dev_t *dev, uint8_t reg_addr, const uint8_t *data, uint16_t length);
詳細なAPI仕様はdocs/API.mdを参照してください。
ディレクトリ構造¶
stampfly_imu/
├── README.md # このファイル
├── docs/ # ドキュメント
│ ├── API.md # API仕様書
│ ├── M5StamFly_spec_ja.md # ハードウェア仕様
│ └── ...
├── components/bmi270_driver/ # ドライバ本体
│ ├── include/ # 公開ヘッダー
│ │ ├── bmi270_spi.h # SPI通信API
│ │ ├── bmi270_init.h # 初期化API
│ │ ├── bmi270_data.h # データ読み取りAPI
│ │ └── ...
│ └── src/ # 実装
└── examples/ # サンプルコード
├── basic_polling/ # ポーリングサンプル
├── basic_interrupt/ # 割り込みサンプル
├── basic_fifo/ # FIFOサンプル
└── development/ # 開発過程（学習用）
├── stage1_spi_basic/ # SPI基本通信
├── stage2_init/ # センサー初期化
├── stage3_polling/ # ポーリング読み取り
├── stage4_interrupt/ # 割り込み読み取り
└── stage5_fifo/ # FIFO読み取り
開発過程を学ぶ¶
BMI270ドライバの開発過程を段階的に学びたい場合は、examples/development/配下のステージ別サンプルを参照してください：
- Stage 1: SPI基本通信（CHIP_ID読み取り）
- Stage 2: センサー初期化（8KBコンフィグアップロード）
- Stage 3: ポーリング読み取り
- Stage 4: 割り込み読み取り
- Stage 5: FIFO読み取り（4ステップ）
よくある質問¶
Q: サンプリング周波数を変更するには？¶
A: bmi270_set_*_config()でODRを設定します：
// 200Hzに設定
bmi270_set_accel_config(&dev, BMI270_ACC_ODR_200HZ, BMI270_FILTER_PERFORMANCE);
bmi270_set_gyro_config(&dev, BMI270_GYR_ODR_200HZ, BMI270_FILTER_PERFORMANCE);
対応ODR: 25Hz, 50Hz, 100Hz, 200Hz, 400Hz, 800Hz, 1600Hz, 3200Hz
Q: 測定レンジを変更するには？¶
A: 初期化後にbmi270_set_*_range()を使用：
bmi270_set_accel_range(&dev, BMI270_ACC_RANGE_8G); // ±8g
bmi270_set_gyro_range(&dev, BMI270_GYR_RANGE_2000); // ±2000°/s
Q: M5StampFly以外で使えますか？¶
A: はい。ESP32-S3であれば任意のボードで使用可能です。ピン番号を環境に合わせて変更してください。
Q: 割り込みピン（INT1）は必須ですか？¶
A: いいえ。ポーリングサンプルは割り込みピンなしで動作します。高効率が必要な場合のみ使用してください。
トラブルシューティング¶
CHIP_IDが読めない (0x00が返る)¶
原因: - SPI配線不良 - 電源供給不足 - 共有SPIバスの他デバイスCS未管理
解決策:
1. MISO配線を確認（最も多いミス）
2. 3.3V電源を確認
3. M5StampFlyの場合、gpio_other_cs = 12を設定
通信が不安定¶
原因: 共有SPIバスの他デバイスCSが浮いている
解決策:
データが更新されない¶
原因: センサーがスリープモード
解決策:
詳細は各サンプルのREADMEを参照してください。
ライセンス¶
このプロジェクトのライセンスは未定です。
参考資料¶
貢献¶
バグ報告、機能要望、プルリクエストは歓迎します。
開発者¶
このプロジェクトはClaude Code (Anthropic)との協働により開発されています。
Generated with Claude Code