概述

本文將介紹如何通過中斷機(jī)制獲取 LSM6DSV16X 傳感器的 SFLP（Sensor Fusion Low Power）四元數(shù)數(shù)據(jù)。LSM6DSV16X 是一款高性能的 6 軸慣性傳感器，支持低功耗傳感器融合（SFLP）功能。SFLP 功能允許在低功耗模式下實(shí)時融合加速度計和陀螺儀數(shù)據(jù)，以生成設(shè)備姿態(tài)的四元數(shù)表示。
為了優(yōu)化系統(tǒng)功耗，我們將通過配置中斷引腳，在四元數(shù)數(shù)據(jù)更新時觸發(fā)中斷。這樣可以避免頻繁輪詢傳感器數(shù)據(jù)，從而降低功耗，尤其適用于需要實(shí)時姿態(tài)檢測但對功耗敏感的場景，例如可穿戴設(shè)備和手勢識別系統(tǒng)。

視頻教學(xué)

[https://www.bilibili.com/video/BV1ic1fYjEj2/]

樣品申請

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源碼下載

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硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個開發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請。

主控為STM32H503CB，陀螺儀為LSM6DSV16X，磁力計為LIS2MDL。

SFLP

LSM6DSV16X 特性涉及到的是一種低功耗的傳感器融合算法（Sensor Fusion Low Power, SFLP）.
低功耗傳感器融合（SFLP）算法：
該算法旨在以節(jié)能的方式結(jié)合加速度計和陀螺儀的數(shù)據(jù)。傳感器融合算法通過結(jié)合不同傳感器的優(yōu)勢，提供更準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。
6軸游戲旋轉(zhuǎn)向量：
SFLP算法能夠生成游戲旋轉(zhuǎn)向量。這種向量是一種表示設(shè)備在空間中方向的數(shù)據(jù)，特別適用于游戲和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，這些應(yīng)用中理解設(shè)備的方向和運(yùn)動非常關(guān)鍵。
四元數(shù)表示法：
旋轉(zhuǎn)向量以四元數(shù)的形式表示。四元數(shù)是一種編碼3D旋轉(zhuǎn)的方法，它避免了歐拉角等其他表示法的一些限制（如萬向節(jié)鎖）。一個四元數(shù)有四個分量（X, Y, Z 和 W），其中 X, Y, Z 代表向量部分，W 代表標(biāo)量部分。
FIFO存儲：
四元數(shù)的 X, Y, Z 分量存儲在 LSM6DSV16X 的 FIFO（先進(jìn)先出）緩沖區(qū)中。FIFO 緩沖區(qū)是一種數(shù)據(jù)存儲方式，允許臨時存儲傳感器數(shù)據(jù)。這對于有效管理數(shù)據(jù)流非常有用，特別是在數(shù)據(jù)處理可能不如數(shù)據(jù)收集那么快的系統(tǒng)中。

圖片包含了關(guān)于 LSM6DSV16X 傳感器的低功耗傳感器融合（Sensor Fusion Low Power, SFLP）功能的說明。這里是對圖片內(nèi)容的解釋： SFLP 功能：

1. SFLP 單元用于生成基于加速度計和陀螺儀數(shù)據(jù)處理的以下數(shù)據(jù)：
2. 游戲旋轉(zhuǎn)向量：以四元數(shù)形式表示設(shè)備的姿態(tài)。
3. 重力向量：提供一個三維向量，表示重力方向。
4. 陀螺儀偏差：提供一個三維向量，表示陀螺儀的偏差。 激活與重置：
5. 通過在 EMB_FUNC_EN_A（04h）嵌入式功能寄存器中設(shè)置 SFLP_GAME_EN 位為 1 來激活 SFLP 單元。
6. 通過在 EMB_FUNC_INIT_A（66h）嵌入式功能寄存器中設(shè)置 SFLP_GAME_INIT 位為 1 來重置 SFLP 單元。 性能參數(shù)表： 表格展示了 SFLP 功能在不同情況下的性能，包括靜態(tài)精度、低動態(tài)精度和高動態(tài)精度，以及校準(zhǔn)時間和方向穩(wěn)定時間。這些參數(shù)反映了傳感器在不同運(yùn)動狀態(tài)下的精確度和響應(yīng)速度。

開啟INT中斷

陀螺儀LSM6DSV16X的中斷管腳接到了PB0，需要將PB0設(shè)置為中端口。

開啟中斷。

中斷讀取傳感器數(shù)據(jù)

INT1_CTRL (0Dh) 是 LSM6DSV16X 傳感器的中斷控制寄存器，用于配置和啟用 INT1 引腳的各種中斷信號。該寄存器的每一位對應(yīng)于不同的中斷源，通過設(shè)置這些位可以啟用或禁用相應(yīng)的中斷信號。
INT1_FIFO_TH (bit 3)：
● 啟用 FIFO 閾值中斷，將其路由到 INT1 引腳。當(dāng) FIFO 達(dá)到設(shè)定的閾值時觸發(fā)該中斷。默認(rèn)值為 0（禁用）。

mian.c中定義變量。

/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t fifo_flag = 0;
/* USER CODE END 0 */

mian.c中開啟中斷。

lsm6dsv16x_pin_int_route_t pin_int;    
  pin_int.fifo_th = PROPERTY_ENABLE;
  lsm6dsv16x_pin_int1_route_set(&dev_ctx, &pin_int);

在stm32h5xx_it.c中添加回調(diào)函數(shù)引用。

/* USER CODE BEGIN 0 */
extern void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin);


/* USER CODE END 0 */

處理PB0外部中斷線0（EXTI Line0）的中斷。

/**
  * @brief This function handles EXTI Line0 interrupt.
  */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */
    HAL_GPIO_EXTI_Callback(INT1_Pin);
  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(INT1_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}

在main.c中添加回調(diào)函數(shù)的定義，檢查中斷是否由 GPIO_PIN_0引腳觸發(fā)。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){
    if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)
    {
        mlc_flag=1;
        }    
}
/* USER CODE END 4 */

主程序

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

        if(mlc_flag==1)
        {
            mlc_flag=0;
            uint16_t num = 0;

    /* Read watermark flag */
    lsm6dsv16x_fifo_status_get(&dev_ctx, &fifo_status);
    if (fifo_status.fifo_th == 1) {
      num = fifo_status.fifo_level;

      printf( "-- FIFO num %d rn", num);

      while (num--) {
        lsm6dsv16x_fifo_out_raw_t f_data;
        int16_t *axis;
        float quat[4];
        float gravity_mg[3];
        float gbias_mdps[3];

        /* Read FIFO sensor value */
        lsm6dsv16x_fifo_out_raw_get(&dev_ctx, &f_data);

        switch (f_data.tag) {
//        case LSM6DSV16X_SFLP_GYROSCOPE_BIAS_TAG:
//          axis = (int16_t *)&f_data.data[0];
//          gbias_mdps[0] = lsm6dsv16x_from_fs125_to_mdps(axis[0]);
//          gbias_mdps[1] = lsm6dsv16x_from_fs125_to_mdps(axis[1]);
//          gbias_mdps[2] = lsm6dsv16x_from_fs125_to_mdps(axis[2]);
//          printf("GBIAS [mdps]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
//                         (double_t)gbias_mdps[0], (double_t)gbias_mdps[1], (double_t)gbias_mdps[2]);

//          break;
//        case LSM6DSV16X_SFLP_GRAVITY_VECTOR_TAG:
//          axis = (int16_t *)&f_data.data[0];
//          gravity_mg[0] = lsm6dsv16x_from_sflp_to_mg(axis[0]);
//          gravity_mg[1] = lsm6dsv16x_from_sflp_to_mg(axis[1]);
//          gravity_mg[2] = lsm6dsv16x_from_sflp_to_mg(axis[2]);
//          printf("Gravity [mg]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
//                         (double_t)gravity_mg[0], (double_t)gravity_mg[1], (double_t)gravity_mg[2]);

//          break;
        case LSM6DSV16X_SFLP_GAME_ROTATION_VECTOR_TAG:
          sflp2q(quat, (uint16_t *)&f_data.data[0]);
//          printf("Game Rotation tX: %2.3ftY: %2.3ftZ: %2.3ftW: %2.3frn",
//                  (double_t)quat[0], (double_t)quat[1], (double_t)quat[2], (double_t)quat[3]);

                    float sx=quat[1];  
                    float sy=quat[2];  
                    float sz=quat[0];  
                    float sw=quat[3];

                    if (sw< 0.0f) 
                    {
                        sx*=-1.0f;
                        sy*=-1.0f;
                        sz*=-1.0f;
                        sw*=-1.0f;
                    }

                    float sqx = sx * sx;
                    float sqy = sy * sy;
                    float sqz = sz * sz;
                    float euler[3];
                    euler[0] = -atan2f(2.0f* (sy*sw+sx*sz), 1.0f-2.0f*(sqy+sqx));
                    euler[1] = -atan2f(2.0f * (sx*sy+sz*sw),1.0f-2.0f*(sqx+sqz));
                    euler[2] = -asinf(2.0f* (sx*sw-sy*sz));

                    if (euler[0] < 0.0f)
                        euler[0] +=2.0f*3.1415926;

                    for(uint8_t i=0; i< 3; i++){
                            euler[i] = 57.29578 * (euler[i]);
                    }

                    printf("euler[0]=%f,euler[1]=%f,euler[2]=%fn",euler[0],euler[1],euler[2]);


          break;
        default:
         break;
        }
      }

    }                



        }  
    /* USER CODE END WHILE */

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

需要注意優(yōu)化等級。

演示

審核編輯 黃宇