I²C 통신

같은 두 Byte도 부호와 센서 범위 설정에 따라 전혀 다른 물리량이 됩니다. 경계값부터 변환을 검증합니다.

기본 실습: 제공한 byte·합성 센서 데이터. 실제 I²C 예제: Linux의 I²C 장치와 smbus2 필요 (python -m pip install smbus2).

시작 조건

바이트 쌍은 (0x40,0x00),(0xC0,0x00),(0x7F,0xFF),(0x80,0x00),(0xFF,0xFF)입니다. 앞 바이트가 high byte입니다.

진행 방법

1. (high<<8)|low로 16-bit unsigned 값을 만드세요.
2. 값이 2^15 이상이면 2^16을 빼 signed 값으로 바꾸세요.
3. 0x8000에서 raw>=0x8000과 raw>0x8000의 결과를 비교하세요.

남길 결과

• 5행 변환 표와 경계값 assert 2개.

시작 조건

가속도 $\mathrm{raw}=\begin{bmatrix}16384&-8192&0\end{bmatrix}$, 감도는 16384 LSB/g와 8192 LSB/g 두 조건입니다. Gyro raw=1310에 131 또는 16.4 LSB/(°/s)를 적용합니다.

진행 방법

1. 각 감도 조건에서 가속도와 Angular Velocity를 계산하세요.
2. 같은 raw 값이라도 센서 설정이 바뀌면 물리량이 달라지는 이유를 적으세요.
3. Week7-1_I2C_IMU_manual.ipynb의 MPU_Init 안에서 GYRO_CONFIG에 쓰는 값과 Gyro raw를 나누는 부분을 읽으세요. 레지스터 비트·감도·단위로 나누어 설정이 맞는지 판단할 항목을 적으세요. 이 단계는 코드 읽기이며 장치 연결이나 파일 실행은 필요하지 않습니다.

남길 결과

• 가속도·Gyro 변환 표와 설정 확인 항목 3개.

시작 조건

seed=7로 [0,0,16384] LSB에 표준편차 120 LSB의 노이즈를 더한 100개 3축 표본을 생성합니다. 감도는 16384 LSB/g입니다.

진행 방법

1. 두 조건의 raw 배열을 감도 16384 LSB/g로 나누어 가속도 단위로 바꾸세요. 각 배열의 mean(axis=0)과 std(axis=0)으로 축별 평균·표준편차를 구하세요.
2. 각 행의 세 축 값에서 Euclidean Norm을 구해 표본별 가속도 크기를 계산하세요. 원래 기록과 X축 500 LSB Bias를 더한 기록에 같은 연산을 적용하세요.
3. 조건별 축 평균·축 표준편차·가속도 크기의 평균을 한 표에 적고 3축 시계열을 그리세요. X축 평균 변화와 표준편차 변화를 구분해 Offset과 Noise의 차이를 설명하세요.

남길 결과

• 두 조건 표와 3축 시계열 그림.