初学者
10 分钟

使用BMI160和STM32G431RB提供精确的运动数据

每一次移动都精确无比

6DOF IMU 2 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

6DOF IMU 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

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

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,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。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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
NC
NC
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!”

原理图

6DOF IMU 2 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 STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
BarGraph 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU MB 1 Micro 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

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

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \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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