STM32C5开发LSM6DSV16X(1)----轮询获取陀螺仪数据

.1–轮询获取陀螺仪数据)

概述

LSM6DSV16X采用系统级封装，包含一个3D数字加速度计和一个3D数字陀螺仪（采用三核芯架构，通过专用的配置、处理和滤波功能在3个独立通道上处理加速度数据、角速度数据）。
LSM6DSV16X在高性能模式下以0.65 mA的电流提供强劲性能，并且具有始终开启功能的同时提供低功耗特性，可为消费者提供优越的运动体验。
LSM6DSV16X为OIS、EIS和运动处理而内嵌先进的专用功能（如有限状态机和MLC（具有面向物联网应用的可导出AI功能））和数据过滤特性。
LSM6DSV16X内嵌的Qvar（电荷变化检测）支持用户界面功能：单击、双击、三击、长按、左/右 - 右/左滑动。
LSM6DSV16X内嵌模拟集线器，能够连接外部模拟输入并将其转换为数字信号进行处理。
需要样片的可以加qun申请：925643491 / 615061293 。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV1wg426TELu/

样品申请

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源码下载

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/93403537

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。
主控为STM32C542CC，陀螺仪为LSM6DSV16X，磁力计为LIS2MDL。

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32C542_LSM6DSV16X_LIS2MDL

https://gitee.com/CoreMaker/STM32C542_LSM6DSV16X_LIS2MDL

所有功能

● 三核芯架构支持UI、EIS，以及OIS数据处理
● 功耗：在组合高性能模式下为0.65 mA
● 加速度计和陀螺仪的低功耗带来“始终开启”体验
● 高达4.5 KB的智能FIFO
● 与安卓兼容
● ±2/±4/±8/±16 g满量程
● ±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps 满量程
● 模拟供电电压：1.71 V到3.6 V
● 独立IO供电（扩展的范围：1.08 V - 3.6 V）
● 紧凑外形：2.5 mm x 3 mm x 0.83 mm
● SPI / I²C和MIPI I3C® v1.1串行接口，支持主处理器数据同步功能
● 辅助SPI用于陀螺仪和加速度计的OIS数据输出
● 可以从辅助SPI、主接口（SPI / I²C & MIPI I3C®）配置OIS
● 主接口上的EIS专用通道，具有专用滤波功能
● 高级计步器，步伐侦测和步数计算
● 大幅运动检测，倾斜度检测
● 标准中断：自由落体、唤醒、6D/4D方向检测、单击和双击
● 可编程有限状态机用于加速度计、陀螺仪，以及外部传感器数据处理（960 Hz高速率）
● 机器学习内核（具有可输出功能和滤波器），用于人工智能应用
● 嵌入式Qvar（静电传感器）支持用户界面功能（单击、双击、三击、长按、左/右 - 右/左滑动）
● 嵌入式模拟集线器，用于ADC和处理模拟输入数据
● 内嵌低功耗传感器融合算法
● 嵌入式温度传感器
● 符合ECOPACK和RoHS标准

串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

1. 在左侧 Peripherals 中选择 Connectivity → USART1
2. Mode 选择 Async，表示配置为异步串口模式
3. Function used by the component 显示为 UART，说明 USART1 在异步模式下使用 UART HAL 驱动
4. 串口参数配置为：115200 波特率、8 位数据位、无校验、1 位停止位、收发模式

1. GPIO Tx：USART1_TX 选择 PA9
2. GPIO Rx：USART1_RX 选择 PA10
3. PA9 / PA10 均配置为 Alternate 复用功能模式
4. Pull 选择 No pull-up and no pull-down，Output type 选择 Push pull，Speed 选择 Low

通信模式

对于LSM6DSV16X，可以使用SPI或者IIC进行通讯。
最小系统图如下所示。

在CS管脚为1的时候，为IIC模式。

本文使用的板子原理图如下所示。

管脚定义

IIC通信模式

在在使用IIC通讯模式的时候，SA0是用来控制IIC的地址位的。
对于IIC的地址，可以通过SA0引脚修改。TA0引脚可以用来修改设备地址的最低有效位。如果SA0引脚连接到电源电压，LSb（最低有效位）为’1’（地址1101011b）；否则，如果SA0引脚连接到地线，LSb的值为’0’（地址1101010b）。

接口如下所示。
主要使用的管脚为CS、SCL、SDA、SA0。

速率

该模块支持的速度为普通模式(100k)和快速模式(400k)和快速模式+(1M)。

IIC配置

STM32C542CCT6通过扩展接口与传感器模块连接，其中PB6作为I²C时钟线SCL，PB7作为I²C数据线SDA

首先在 STM32CubeMX2 中进入 Peripherals 外设配置页面，在 Connectivity 分类中选择 I2C1，并将 I2C1 外设使能。
如图所示，本实验的 I2C1 配置步骤如下：

1. 点击左侧 Peripherals 外设配置入口
2. 在 Connectivity 分类中选择 I2C1
3. 将 I2C1 Mode 设置为 I2C，并确认 I2C1 显示为 Active
4. Speed frequency 设置为 Fast mode - 400 kHz
5. 确认 I2C1 的 GPIO 引脚映射，SCL 为 PB6，SDA 为 PB7

CS和SA0设置

确认I2C 模式选择和地址选择：
CS 需要处于 I2C 模式对应电平
SA0 需要固定为高电平或低电平
将 PA1 和 PB2 配置为普通 GPIO。

在 STM32CubeMX2 的 Pinout 页面中，将 PA1 和 PB2 配置为普通 GPIO。
SA0：用于选择 LSM6DSR 的 I2C 地址
CS：用于选择 LSM6DSR 的通信接口模式
在右侧 Pin signals 中，将对应引脚设置为 GPIO → Configured，表示该引脚将作为普通 GPIO 使用，由用户程序控制输出高低电平。

进入 System → GPIO 配置页面，可以看到 PA1 和 PB2 已经被加入 GPIO 配置列表。
本实验中将 PB2 作为 CS 控制脚 , 将 PA1 作为 SA0 控制脚 。

由于还有一个磁力计，需要把该CS也使能。

在 STM32CubeMX2 的 Pinout 页面中，将 PA6配置为普通 GPIO。

进入 System → GPIO 配置页面， PA6 作为 CS2 控制脚 。

生成项目

1. 修改配置后，左下角会提示 Click to save，需要先保存当前工程配置
2. 点击左侧 Project settings，进入工程生成设置页面
3. 在 IDE Project Generation 中选择工程格式和工具链，本例选择 CMake + GCC，然后点击 Generate IDE project 生成工程
   

导入STM32CubeIDE

1. 打开 STM32CubeIDE，点击菜单栏 File
2. 选择 Import…，准备导入 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程

1. 在 Import 窗口中展开 Import STM32 Project
2. 选择 STM32 CMake Project
3. 点击 Next，进入 CMake 工程路径选择页面

1. Project name：填写导入到 STM32CubeIDE 中显示的工程名称
2. Source directory：选择 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程目录
3. 点击 Next，继续完成工程导入

1. Toolchain：选择 MCU ARM GCC，表示使用 ARM GCC 工具链进行编译
2. MCU：确认芯片型号为 STM32C542CCTx，与前面 STM32CubeMX2 中选择的 MCU 保持一致
3. CPU/Core：确认内核为 Cortex-M33，Core 为 0
4. 点击 Finish，完成 CMake 工程导入
   

设置工程编码

1. 在 Project Explorer 中选中当前工程
2. 点击菜单栏 Project
3. 选择 Properties，进入工程属性设置

1. 在工程属性中选择 Resource
2. Text file encoding 选择 Other
3. 编码格式输入 GBK
4. 点击 Apply and Close 保存设置

添加头文件

在 main.c 中添加头文件

#include"mx_usart1.h"#include<stdio.h>#include<string.h>

printf 重定向

为了让 printf() 输出到 USART1，需要重写 _write() 函数。GCC 工程中，printf() 底层会调用 _write() 输出字符，因此只需要在 _write() 中调用 HAL_UART_Transmit()，就可以把 printf() 的内容通过串口发送出去。

int_write(intfile,char*ptr,intlen){hal_uart_handle_t*huart1=mx_usart1_uart_gethandle();if(huart1!=NULL){HAL_UART_Transmit(huart1,ptr,len,1000);}returnlen;}

参考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dsv16x-pid

添加对应驱动程序。

CMake设置

把lsm6dsv16x_reg.c 加入 CMake 编译 。

#Stubs to be able to add compiler flag overrides,e.g.-Ostarget_sources(${CMAKE_PROJECT_NAME}PRIVATE#Add additional source files herelsm6ds3tr-c_reg.c)

printf 输出浮点数需要额外开启 float printf 支持。
CMake 官方说明 target_link_options() 就是给可执行目标添加 linker options 的命令。

target_link_options(${CMAKE_PROJECT_NAME}PUBLIC#Add additional linker flags here-u _printf_float)

头文件设置

添加头文件。

#include"lsm6dsv16x_reg.h"

初始换管脚

由于需要向LSM6DSV16X_I2C_ADD_L写入以及为IIC模式。

所以使能CS为高电平，配置为IIC模式。
配置SA0为低电平。

printf("HELLO\n");HAL_GPIO_WritePin(CS1_PORT,CS1_PIN,HAL_GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(SA0_PORT,SA0_PIN,HAL_GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(CS2_PORT,CS2_PIN,HAL_GPIO_PIN_SET);

变量定义。

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/#defineBOOT_TIME10//ms/* Private variables ---------------------------------------------------------*/staticint16_tdata_raw_acceleration[3];staticint16_tdata_raw_angular_rate[3];staticint16_tdata_raw_temperature;staticdouble_tacceleration_mg[3];staticdouble_tangular_rate_mdps[3];staticdouble_ttemperature_degC;staticuint8_twhoamI;staticuint8_ttx_buffer[1000];staticlsm6dsv16x_filt_settling_mask_tfilt_settling_mask;/* Extern variables ----------------------------------------------------------*//* Private functions ---------------------------------------------------------*//* * WARNING: * Functions declare in this section are defined at the end of this file * and are strictly related to the hardware platform used. * */staticint32_tplatform_write(void*handle,uint8_treg,constuint8_t*bufp,uint16_tlen);staticint32_tplatform_read(void*handle,uint8_treg,uint8_t*bufp,uint16_tlen);staticvoidtx_com(uint8_t*tx_buffer,uint16_tlen);staticvoidplatform_delay(uint32_tms);staticvoidplatform_init(void*handle);

获取ID

我们可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值，判断是否为0x70。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

stmdev_ctx_tdev_ctx;/* Initialize mems driver interface */dev_ctx.write_reg=platform_write;dev_ctx.read_reg=platform_read;dev_ctx.mdelay=platform_delay;dev_ctx.handle=mx_i2c1_i2c_gethandle();/* Init test platform */// platform_init(dev_ctx.handle);/* Wait sensor boot time */platform_delay(BOOT_TIME);/* Check device ID */lsm6dsv16x_device_id_get(&dev_ctx,&whoamI);printf("LSM6DSV16X_ID=0x%x,id=0x%x\n",LSM6DSV16X_ID,whoamI);if(whoamI!=LSM6DSV16X_ID)while(1);

复位传感器

该代码首先对 LSM6DSV16X 进行软件复位。

/* Restore default configuration */lsm6dsv16x_sw_por(&dev_ctx);

BDU设置

在很多传感器中，数据通常被存储在输出寄存器中，这些寄存器分为两部分：MSB和LSB。这两部分共同表示一个完整的数据值。例如，在一个加速度计中，MSB和LSB可能共同表示一个加速度的测量值。
连续更新模式（BDU = ‘0’）：在默认模式下，输出寄存器的值会持续不断地被更新。这意味着在你读取MSB和LSB的时候，寄存器中的数据可能会因为新的测量数据而更新。这可能导致一个问题：当你读取MSB时，如果寄存器更新了，接下来读取的LSB可能就是新的测量值的一部分，而不是与MSB相对应的值。这样，你得到的就是一个“拼凑”的数据，它可能无法准确代表任何实际的测量时刻。
块数据更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：当激活BDU功能时，输出寄存器中的内容不会在读取MSB和LSB之间更新。这就意味着一旦开始读取数据（无论是先读MSB还是LSB），寄存器中的那一组数据就被“锁定”，直到两部分都被读取完毕。这样可以确保你读取的MSB和LSB是同一测量时刻的数据，避免了读取到代表不同采样时刻的数据。
简而言之，BDU位的作用是确保在读取数据时，输出寄存器的内容保持稳定，从而避免读取到拼凑或错误的数据。这对于需要高精度和稳定性的应用尤为重要。
可以向CTRL3_C(12h)的BDU寄存器写入1进行开启。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Enable Block Data Update */lsm6dsv16x_block_data_update_set(&dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);

配置输出数据率与测量量程

该代码用于配置加速度计和陀螺仪的基本采样参数：
● 将加速度计和陀螺仪的输出数据率均设置为 15 Hz，即每秒产生约 15 组新的传感器数据。
● 将加速度计量程设置为 ±2 g。
● 将陀螺仪量程设置为 ±2000 dps。

对应程序如下所示。

/* Set Output Data Rate. * Selected data rate have to be equal or greater with respect * with MLC data rate. */lsm6dsv16x_xl_data_rate_set(&dev_ctx,LSM6DSV16X_ODR_AT_15Hz);lsm6dsv16x_gy_data_rate_set(&dev_ctx,LSM6DSV16X_ODR_AT_15Hz);/* Set full scale */lsm6dsv16x_xl_full_scale_set(&dev_ctx,LSM6DSV16X_2g);lsm6dsv16x_gy_full_scale_set(&dev_ctx,LSM6DSV16X_2000dps);

配置加速度计低通滤波器

该代码用于配置数字滤波链，选择 LPF1 + LPF2 低通滤波路径：

/* Configure filtering chain */filt_settling_mask.drdy=PROPERTY_ENABLE;filt_settling_mask.irq_xl=PROPERTY_ENABLE;filt_settling_mask.irq_g=PROPERTY_ENABLE;lsm6dsv16x_filt_settling_mask_set(&dev_ctx,filt_settling_mask);lsm6dsv16x_filt_gy_lp1_set(&dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);lsm6dsv16x_filt_gy_lp1_bandwidth_set(&dev_ctx,LSM6DSV16X_GY_ULTRA_LIGHT);lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_set(&dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_bandwidth_set(&dev_ctx,LSM6DSV16X_XL_STRONG);

轮询读取传感器数据

程序在主循环中持续检测传感器的数据状态。当加速度、角速度或温度数据更新后，读取对应的原始数据，转换为实际物理量，并通过串口打印输出。

while(1){lsm6dsv16x_data_ready_tdrdy;/* Read output only if new xl value is available */lsm6dsv16x_flag_data_ready_get(&dev_ctx,&drdy);if(drdy.drdy_xl){/* Read acceleration field data */memset(data_raw_acceleration,0x00,3*sizeof(int16_t));lsm6dsv16x_acceleration_raw_get(&dev_ctx,data_raw_acceleration);acceleration_mg[0]=lsm6dsv16x_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[0]);acceleration_mg[1]=lsm6dsv16x_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[1]);acceleration_mg[2]=lsm6dsv16x_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[2]);printf("Acceleration [mg]:%4.2f\t%4.2f\t%4.2f\r\n",acceleration_mg[0],acceleration_mg[1],acceleration_mg[2]);}/* Read output only if new xl value is available */if(drdy.drdy_gy){/* Read angular rate field data */memset(data_raw_angular_rate,0x00,3*sizeof(int16_t));lsm6dsv16x_angular_rate_raw_get(&dev_ctx,data_raw_angular_rate);angular_rate_mdps[0]=lsm6dsv16x_from_fs2000_to_mdps(data_raw_angular_rate[0]);angular_rate_mdps[1]=lsm6dsv16x_from_fs2000_to_mdps(data_raw_angular_rate[1]);angular_rate_mdps[2]=lsm6dsv16x_from_fs2000_to_mdps(data_raw_angular_rate[2]);printf("Angular rate [mdps]:%4.2f\t%4.2f\t%4.2f\r\n",angular_rate_mdps[0],angular_rate_mdps[1],angular_rate_mdps[2]);}if(drdy.drdy_temp){/* Read temperature data */memset(&data_raw_temperature,0x00,sizeof(int16_t));lsm6dsv16x_temperature_raw_get(&dev_ctx,&data_raw_temperature);temperature_degC=lsm6dsv16x_from_lsb_to_celsius(data_raw_temperature);printf("Temperature [degC]:%6.2f\r\n",temperature_degC);}}

演示