初学者
10 分钟

使用MPU-6000和STM32L073RZ开启运动之旅

精确检测、跟踪和征服运动

MPU IMU Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 26, 2024

点击板

MPU IMU Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

在三维空间中实现旋转运动和线性加速度的检测和测量。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

MPU IMU Click基于TDK InvenSense的MPU-6000,这是一款集成的6轴运动设备,结合了3轴陀螺仪和加速度计以及数字运动处理器(DMP)。板载陀螺仪具有高灵敏度,用户可编程的全量程范围为±250、±500、±1000和±2000dps,而加速度计的全量程可编程范围为±2g、±4g、±8g和±16g。这款集成电路具有很高的抗振动能力,其数字输出的6轴或9轴MotionFusion数据由旋转矩阵、四元数、欧拉角或行数据格式组成。DMP引擎可卸载复杂的MotionFusion、传感器定时同步和手势检测。MPU-6000具有集成的数字输出温度传感器和嵌入式算法,

用于运行时偏置和罗盘校准,无需用户干预。片上 1024字节FIFO缓冲区允许系统以突发方式读取数据并进入低功耗模式,降低系统功耗。MPU IMU Click支持使用最大频率为400kHz的I2C和1MHz的SPI接口进行通信(读取传感器和中断寄存器的频率为20MHz)。可以通过将标记为SPI/I2C的SMD跳线位置设置为适当位置来进行选择。请注意,所有跳线的位置必须在同一侧,否则Click板可能会无响应。在选择I2C接口时,MPU-6000允许将其I2C从机地址通过将I2C ADD SMD跳线设置到标记为0和1的适当位置来 选择。此外,此Click板还支持通过数字FSY引脚进行

电子视频稳定和GPS同步。通过INT引脚的可编程中断支持手势识别、平移、缩放、滚动、自由落体中断、高-G中断、零运动检测等功能。还实现了计步器功能,允许目标板的MCU在DMP维持步数计数时进入睡眠状态。此Click板只能使用3.3V逻辑电压电平进行操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该Click板配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

MPU IMU Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,支持ST-LINK USB VBUS或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Frame Sync
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

MPU IMU Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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 MPU IMU Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • mpuimu_read_accel - 该函数读取加速度计 X 轴、Y 轴和 Z 轴的数据。

  • mpuimu_read_gyro - 该函数读取陀螺仪 X 轴、Y 轴和 Z 轴的数据。

  • mpuimu_read_temperature - 该函数读取温度数据。

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 MpuImu Click example
 * 
 * # Description
 * MPU IMU Click carries the integrated 6-axis motion tracking device 
 * that combines 3-axis gyroscope and accelerometer.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Application Init performs Logger and Click initialization.
 * 
 * ## Application Task  
 * Measured Accel and Gyro coordinates (X,Y,Z) and Temperature in degrees C 
 * are being sent to the UART where you can track their changes. 
 * All data logs on USB UART for every 1 sec.
 *  
 * \author Mihajlo Djordjevic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "mpuimu.h"

float temperature;

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

static mpuimu_t mpuimu;
static log_t logger;

mpuimu_accel_data_t accel_data;
mpuimu_gyro_data_t gyro_data;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    mpuimu_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 ----" );
    Delay_ms ( 100 );

    //  Click initialization.

    mpuimu_cfg_setup( &cfg );
    MPUIMU_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    mpuimu_init( &mpuimu, &cfg );
    
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " ----  MPU IMU Click ----\r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    mpuimu_default_cfg ( &mpuimu );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " ---- Initialization ---\r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    mpuimu_read_accel( &mpuimu, &accel_data );
    Delay_ms ( 100 );
    mpuimu_read_gyro( &mpuimu, &gyro_data );
    Delay_ms ( 100 );
    temperature = mpuimu_read_temperature( &mpuimu );
    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" );
    log_printf( &logger, "      TEMP = %0.2f C\r\n", temperature );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" ); 
    
    software_reset ( &mpuimu );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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