初学者
10 分钟

使用BMI160和ATmega328P提供精确的运动数据

每一次移动都精确无比

6DOF IMU 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

6DOF IMU 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

6轴惯性测量单元(IMU)是人机界面开发的重要组成部分,增强了人类与技术的互动方式。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

6DOF IMU 2 Click 基于Bosch Sensortec的BMI160,这是一个小型低功耗的惯性测量单元(IMU)。其高度集成的单元在全操作模式下提供精确的加速度和角速度(陀螺仪)测量,且功耗低,这在电池驱动的应用中具有极大的优势。BMI160传感器集成了一个16位数字三轴加速度计和一个16位数字三轴陀螺仪,两者都进行了硬件同步,提供高精度的传感器数据和相应数据的准确时间戳,时间戳分辨率仅为39μs。加速度范围可从±2、±4、±8和±16g中选择,灵敏度高达17039LSB/g。BMI160还具有1024字节的专用FIFO缓冲区,用于处理外部传感器数据。这个Click board™带有一个额外的头部,允

许BMI160通过次要磁力计接口(ASDx和ASCx引脚)、OIS接口(OSDO和OSCB引脚)、GND和VCC(从3V3 mikroBUS™电源轨提供)连接外部磁力计。BMI160可以使用Bosch Sensortec的地磁传感器或气压传感器作为外部传感器。地磁传感器可以触发磁力计的传感器数据的自动读取,无需主MCU的干预。使用SPI接口时,这个传感器可以用于与相机模块一起的OIS(光学图像稳定)应用或高级游戏用例。OIS与MAG接口(I2C)共享接口。6DOF IMU 2 Click允许使用I2C和SPI两种接口,I2C的最大频率为1MHz,SPI通信的最大频率为10MHz。可以通过将标记为COMM SEL的SMD跳线切换到适当位置来

进行选择(默认设置为I2C)。请注意,所有跳线的位置必须在同一侧,否则Click board™可能无响应。还有一个标记为ADDR SEL的I2C地址选择,默认设置为0。一个中断INT引脚向MCU信号表明已感测到运动事件。这个信号可以在BMI160的两个可能的中断之间选择,通过标记的中断选择跳线进行选择。这个Click board™只能在3.3V逻辑电压水平下操作。在使用不同逻辑电平的MCU之前,必须执行适当的逻辑电压水平转换。此外,它还配备了一个包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

6DOF IMU 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

6DOF IMU 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含了6DOF IMU 2 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • c6dofimu2_default_cfg - 这个函数执行6DOF IMU 2 Click的默认配置

  • c6dofimu2_read_accel - 这个函数读取加速度计的X轴、Y轴和Z轴

  • c6dofimu2_read_gyro - 这个函数读取陀螺仪的X轴、Y轴和Z轴

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief 6DofImu2 Click example
 * 
 * # Description
 * 6DOF IMU 2 Click is capable of precise acceleration and angular rate (gyroscopic) measurement.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Application Init performs Logger and Click initialization.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example which demonstrates the usage of 6DOF IMU 2 Click board.
 * It measures accel and gyro coordinates (X,Y,Z) and then the results 
 * are being sent to the UART Terminal where you can track their changes for every 1 sec.
 * 
 * *note:*
 * Default communication that is set is I2C communication.
 * If you want to use SPI, you have to set up the cfg structure.
 * Also, after uploading your code on development board it needs HW Reset 
 * ( button on Board ) so the values would be properly read.
 * 
 * \author Mihajlo Djordjevic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c6dofimu2.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static c6dofimu2_t c6dofimu2;
static log_t logger;

c6dofimu2_accel_data_t accel_data;
c6dofimu2_gyro_data_t gyro_data;


// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c6dofimu2_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    c6dofimu2_cfg_setup( &cfg );
    C6DOFIMU2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c6dofimu2_init( &c6dofimu2, &cfg );
    
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n\n" );
    log_printf( &logger, " --- 6DOF IMU 2 Click ---\r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n\n" );
    Delay_ms ( 100 );
    
    c6dofimu2_default_cfg( &c6dofimu2, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, " ---- Initialization ---\r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    c6dofimu2_read_accel( &c6dofimu2, &accel_data );
    Delay_ms ( 100 );
    c6dofimu2_read_gyro( &c6dofimu2, &gyro_data );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, "    Accel    |    Gyro    \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " X = %d  | X = %d \r\n", accel_data.accel_x, gyro_data.gyro_x );
    log_printf( &logger, " Y = %d  | Y = %d \r\n", accel_data.accel_y, gyro_data.gyro_y );
    log_printf( &logger, " Z = %d  | Z = %d \r\n", accel_data.accel_z, gyro_data.gyro_z );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );    
    Delay_ms ( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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