概述

本文將介紹實(shí)時(shí)獲取和處理加速度數(shù)據(jù)。程序的核心流程包括初始化硬件接口、配置加速度計(jì)的參數(shù)，以及通過輪詢檢查中斷信號(hào)來不斷讀取加速度數(shù)據(jù)。

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視頻教學(xué)

https://www.bilibili.com/video/BV1gC4y117z2/

樣品申請

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

源碼下載

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88592069

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32WB55RG。
配置時(shí)鐘樹，配置時(shí)鐘為32M。

串口配置

查看原理圖，PB6和PB7設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口。

IIC配置

配置IIC為快速模式，速度為400k。

CS和SA0設(shè)置

INT1設(shè)置

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢可以通過INT1獲取中斷信號(hào)。

INT1接入PA9，需要配置PA9為輸入模式。

配置如下所示。

串口重定向

打開魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會(huì)出現(xiàn) identifier "FILE" is undefined報(bào)錯(cuò)。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函數(shù)聲明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
	HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
	return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

參考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lis2dw12-pid

初始換管腳

由于需要向LIS2DW12_I2C_ADD_H寫入以及為IIC模式。

所以使能CS為高電平，配置為IIC模式。
配置SA0為高電平。

stmdev_ctx_t dev_ctx;
	lis2dw12_reg_t int_route;
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;

  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, SA0_Pin, GPIO_PIN_SET);

獲取ID

我們可以向WHO_AM_I (0Fh)獲取固定值，判斷是否為0x44。

lis2dw12_device_id_get為獲取函數(shù)。

對(duì)應(yīng)的獲取ID驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);
  /* Check device ID */
  lis2dw12_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
	printf("LIS2DW12_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LIS2DW12_ID,whoamI);
  if (whoamI != LIS2DW12_ID)
    while (1) {
      /* manage here device not found */
    }

復(fù)位操作

可以向CTRL2 (21h)的SOFT_RESET寄存器寫入1進(jìn)行復(fù)位。

lis2dw12_reset_set為重置函數(shù)。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lis2dw12_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lis2dw12_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

BDU設(shè)置

在很多傳感器中，數(shù)據(jù)通常被存儲(chǔ)在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個(gè)完整的數(shù)據(jù)值。例如，在一個(gè)加速度計(jì)中，MSB和LSB可能共同表示一個(gè)加速度的測量值。
連續(xù)更新模式（BDU = '0'）：在默認(rèn)模式下，輸出寄存器的值會(huì)持續(xù)不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時(shí)候，寄存器中的數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)樾碌臏y量數(shù)據(jù)而更新。這可能導(dǎo)致一個(gè)問題：當(dāng)你讀取MSB時(shí)，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測量值的一部分，而不是與MSB相對(duì)應(yīng)的值。這樣，你得到的就是一個(gè)“拼湊”的數(shù)據(jù)，它可能無法準(zhǔn)確代表任何實(shí)際的測量時(shí)刻。
塊數(shù)據(jù)更新（BDU）模式（BDU = '1'）：當(dāng)激活BDU功能時(shí)，輸出寄存器中的內(nèi)容不會(huì)在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數(shù)據(jù)（無論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數(shù)據(jù)就被“鎖定”，直到兩部分都被讀取完畢。這樣可以確保你讀取的MSB和LSB是同一測量時(shí)刻的數(shù)據(jù)，避免了讀取到代表不同采樣時(shí)刻的數(shù)據(jù)。
簡而言之，BDU位的作用是確保在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，輸出寄存器的內(nèi)容保持穩(wěn)定，從而避免讀取到拼湊或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。這對(duì)于需要高精度和穩(wěn)定性的應(yīng)用尤為重要。
可以向CTRL2 (21h)的BDU寄存器寫入1進(jìn)行開啟。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Enable Block Data Update */
  lis2dw12_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

開啟INT1中斷

設(shè)置中斷通知方式。LIS2DW12_INT_LATCHED 表明使用鎖存型中斷，意味著中斷信號(hào)會(huì)保持激活狀態(tài)，直到被讀取或者清除。

lis2dw12_int_notification_set(&dev_ctx, LIS2DW12_INT_LATCHED);

設(shè)置中斷引腳的極性。LIS2DW12_ACTIVE_LOW 指示中斷引腳在激活時(shí)是低電平。

lis2dw12_pin_polarity_set(&dev_ctx, LIS2DW12_ACTIVE_LOW);

讀取 INT1 引腳的當(dāng)前中斷路由配置到 ctrl4_int1_pad 結(jié)構(gòu)體中，（CTRL4_INT1_PAD_CTRL, 地址為 0x23h）這個(gè)寄存器用于配置加速度計(jì)的中斷1引腳（INT1）的行為。
INT1_6D: 當(dāng)設(shè)置為1時(shí)，6D定位識(shí)別的中斷會(huì)被路由到INT1引腳。
INT1_SINGLE_TAP: 單擊識(shí)別中斷的啟用/禁用。
INT1_WU: 喚醒識(shí)別中斷的啟用/禁用。
INT1_FF: 自由落體識(shí)別中斷的啟用/禁用。
INT1_TAP: 雙擊識(shí)別中斷的啟用/禁用。
INT1_DIFF5: FIFO滿識(shí)別中斷的啟用/禁用。
INT1_FTH: FIFO閾值中斷的啟用/禁用。
INT1_DRDY: 數(shù)據(jù)就緒（Data-Ready）中斷的啟用/禁用。

需要將INT1_DRDY置為1。
然后再將數(shù)據(jù)寫入到(CTRL4_INT1_PAD_CTRL, 地址為 0x23h）這個(gè)寄存器鐘。

lis2dw12_pin_int1_route_get(&dev_ctx, &ctrl4_int1_pad);
  ctrl4_int1_pad.int1_drdy = PROPERTY_ENABLE;
  lis2dw12_pin_int1_route_set(&dev_ctx, &ctrl4_int1_pad);

設(shè)置傳感器的量程

FS[1:0] - 全量程選擇：這兩個(gè)位用于設(shè)置傳感器的量程。量程決定了傳感器可以測量的最大加速度值。例如，量程可以設(shè)置為±2g、±4g、±8g或±16g。這允許用戶根據(jù)應(yīng)用的特定需求調(diào)整傳感器的靈敏度。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Set full scale */
  lis2dw12_full_scale_set(&dev_ctx, LIS2DW12_2g);

配置過濾器鏈

lis2dw12_filter_path_set(&dev_ctx, LIS2DW12_LPF_ON_OUT);：設(shè)置加速度計(jì)輸出的過濾器路徑。這里選擇了輸出上的低通濾波器（LPF），用于去除高頻噪聲。
lis2dw12_filter_bandwidth_set(&dev_ctx, LIS2DW12_ODR_DIV_10);設(shè)置過濾器的帶寬。LIS2DW12_ODR_DIV_10 表明帶寬設(shè)置為輸出數(shù)據(jù)率（ODR）的十分之一。

配置電源模式

lis2dw12_power_mode_set(&dev_ctx, LIS2DW12_CONT_LOW_PWR_12bit);配置電源模式。這里設(shè)置為連續(xù)低功耗模式，且以 12 位分辨率運(yùn)行。

設(shè)置輸出數(shù)據(jù)速率

lis2dw12_data_rate_set(&dev_ctx, LIS2DW12_XL_SET_SW_TRIG);設(shè)置加速度計(jì)的數(shù)據(jù)輸出速率。LIS2DW12_XL_SET_SW_TRIG 可能表示使用軟件觸發(fā)來設(shè)置數(shù)據(jù)輸出速率。

/* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);
  /* Check device ID */
  lis2dw12_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);

  if (whoamI != LIS2DW12_ID)
    while (1) {
      /* manage here device not found */
    }

  /* Restore default configuration */
  lis2dw12_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lis2dw12_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

  /* Enable Block Data Update */
  lis2dw12_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  lis2dw12_int_notification_set(&dev_ctx, LIS2DW12_INT_LATCHED);
  lis2dw12_pin_polarity_set(&dev_ctx, LIS2DW12_ACTIVE_LOW);
  lis2dw12_pin_int1_route_get(&dev_ctx, &ctrl4_int1_pad);
  ctrl4_int1_pad.int1_drdy = PROPERTY_ENABLE;
  lis2dw12_pin_int1_route_set(&dev_ctx, &ctrl4_int1_pad);
  /* Set full scale */
  lis2dw12_full_scale_set(&dev_ctx, LIS2DW12_2g);
  /* Configure filtering chain accelerometer */
  lis2dw12_filter_path_set(&dev_ctx, LIS2DW12_LPF_ON_OUT);
  lis2dw12_filter_bandwidth_set(&dev_ctx, LIS2DW12_ODR_DIV_10);
  /* Configure power mode and Output Data Rate */
  lis2dw12_power_mode_set(&dev_ctx, LIS2DW12_CONT_LOW_PWR_12bit);
  lis2dw12_data_rate_set(&dev_ctx, LIS2DW12_XL_SET_SW_TRIG);

中斷判斷加速度數(shù)據(jù)狀態(tài)

通過判斷INT1管腳來判斷數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備完畢。
如果電平為低電平說明加速度數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備完畢。

數(shù)據(jù)在28h-2Dh中。

加速度數(shù)據(jù)首先以原始格式（通常是整數(shù)）讀取，然后需要轉(zhuǎn)換為更有意義的單位，如毫重力（mg）。這里的轉(zhuǎn)換函數(shù) lis2dw12_from_fs2_to_mg() 根據(jù)加速度計(jì)的量程（這里假設(shè)為±2g）將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為毫重力單位。
acceleration_mg[0] = lis2dw12_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[0]); 等三行代碼分別轉(zhuǎn)換 X、Y、Z 軸的加速度數(shù)據(jù)。

● LIS2DW12 加速度計(jì)通常會(huì)有一個(gè)固定的位分辨率，比如 16 位（即輸出值是一個(gè) 16 位的整數(shù)）。這意味著加速度計(jì)可以輸出的不同值的總數(shù)是 2^16=65536。這些值均勻地分布在 -2g 到 +2g 的范圍內(nèi)。
● 因此，這個(gè)范圍（4g 或者 4000 mg）被分成了 65536 個(gè)步長。
● 每個(gè)步長的大小是 4000 mg/65536≈0.061 mg/LSB
所以，函數(shù)中的乘法 ((float_t)lsb) * 0.061f 是將原始的整數(shù)值轉(zhuǎn)換為以毫重力（mg）為單位的加速度值。這個(gè)轉(zhuǎn)換對(duì)于將加速度計(jì)的原始讀數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理測量值是必需的。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	/* polling on DRDY signal */
    if (GPIO_PIN_RESET == HAL_GPIO_ReadPin(INT1_GPIO_Port, INT1_Pin)) {
      /* Read acceleration data */
      memset(data_raw_acceleration, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lis2dw12_acceleration_raw_get(&dev_ctx, data_raw_acceleration);
      acceleration_mg[0] = lis2dw12_from_fs2_lp1_to_mg(
                             data_raw_acceleration[0]);
      acceleration_mg[1] = lis2dw12_from_fs2_lp1_to_mg(
                             data_raw_acceleration[1]);
      acceleration_mg[2] = lis2dw12_from_fs2_lp1_to_mg(
                             data_raw_acceleration[2]);		
		
      lis2dw12_data_rate_set(&dev_ctx, LIS2DW12_XL_SET_SW_TRIG);
			printf("Acceleration [mg]:X=%4.2ftY=%4.2ftZ=%4.2frn",acceleration_mg[0], acceleration_mg[1], acceleration_mg[2]);

    }		
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

演示

審核編輯：湯梓紅