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利用 ICM-20602 和 STM32G431RB 提升您的项目的稳定性和导航能力

为明天的智能设备开创创新

6DOF IMU 4 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

6DOF IMU 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

如果你是一名工程师,将一个6轴IMU与一个3轴陀螺仪和加速度计集成在一起,可以让你为各种应用开发精密的运动控制系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

6DOF IMU 4 Click基于TDK Invensense的高性能6轴MEMS MotionTracking™ IC,即ICM-20602。它是一款先进的、集成的微电机陀螺仪和加速度计传感器(MEMS)。ICM-20602采用专利的CMOS-MEMS制造平台生产,专门用于MEMS生产及其与相应逻辑部分的集成,在晶片级别上。这样可以以较低的成本实现非常高的集成度和非常小的尺寸。该IC在每个轴上都包含一个独立的加速度计和陀螺仪MEMS。每个MEMS的输出通过单独的Σ-Δ 16位A/D转换器(ADC)进行处理和数字化。三轴陀螺仪MEMS可以编程以在四个不同的转速范围(每角度的度数,DPS)内测量每个轴的旋转:±250、±500、±1000和±2000。三轴加速度计MEMS可以编程以在四个不同的加速度范围内测量每个轴的加速度:±2g、±4g、±8g

和±16g。用户可以根据应用需求选择最佳范围。ICM-20602集成了强大的可编程中断引擎。中断引擎可以为几个中断源(包括FIFO缓冲区溢出、数据就绪、I2C主机错误和I2C从机错误)在中断引脚上生成信号。中断被路由到mikroBUS™的INT引脚。FIFO缓冲区有助于进一步减轻处理负载,为输出数据提供临时存储。MPU6050具有容量为1024字节的FIFO缓冲区。用户可以选择将哪些数据存储在FIFO缓冲区中:陀螺仪数据、加速度计数据、温度读数和辅助传感器读数。一旦FIFO缓冲区满了,它将开始丢弃最旧的数据,允许写入新数据。FIFO缓冲区溢出条件可用于触发中断,提醒主机MCU其状态。通过FSYNC引脚可以与外部数字信号同步。该引脚被路由到mikroBUS™的PWM引脚,标记为SYN。ICM-20602可以被编程以在

FSYNC引脚活动时触发中断。还可以编程信号脉冲在FSYNC引脚上的极性。6DOF IMU 4 click支持SPI和I2C通信接口,使其可以与各种不同的MCU一起使用。通信接口可以通过将分组在COM SEL下的SMD跳线移动到适当位置(SPI或I2C)来选择。当Click board™在I2C模式下运行时,也可以通过SMD跳线配置从器件的从I2C地址。用于设置最低有效位(LSB)的SMD跳线标记为ADD SEL。当设置为1时,7位I2C从机地址变为0b1101000x。如果设置为0,则地址变为0b1101001x。最后一位(x)是R/W位。此Click board™使用了I2C和SPI通信接口。它设计为仅使用3.3V逻辑电平。在将Click board™与逻辑电平为5V的MCU一起使用之前,应执行适当的逻辑电压级转换。

6DOF IMU 4 Click top side image
6DOF IMU 4 Click bottom side 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
External Sync
PC8
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

6DOF IMU 4 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
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image 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

该库包含6DOF IMU 4 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • c6dofimu4_set_sync_pin - 同步引脚设置函数

  • c6dofimu4_get_data - 数据获取函数

  • c6dofimu4_set_fsr - 满量程设置函数

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 c6DofImu4 Click example
 * 
 * # Description
 * This application measures gyroscopic, accelerometer, and temperature data.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes I2C interface and performs a device reset and configurations.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits until data is ready and then reads the all data registers,
  accelerometer, gyroscope and temperature data, and shows results to the uart terminal every 500ms.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c6dofimu4.h"

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

static c6dofimu4_t c6dofimu4;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c6dofimu4_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.

    c6dofimu4_cfg_setup( &cfg );
    C6DOFIMU4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c6dofimu4_init( &c6dofimu4, &cfg );
    c6dofimu4_reset( &c6dofimu4 );

    c6dofimu4_default_cfg( &c6dofimu4 );
    Delay_ms ( 200 );

    log_printf( &logger, "** 6DOF IMU 4 is initialized **\r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    c6dofimu4_axis_t  accel_data;
    c6dofimu4_axis_t  gyro_data;
    uint8_t data_ready;
    int8_t temperature;

    data_ready = c6dofimu4_get_status( &c6dofimu4, C6DOFIMU4_DATA_RDY_INT_MASK );

    while ( data_ready != C6DOFIMU4_DATA_RDY_INT_OCCURED )
    {
        data_ready = c6dofimu4_get_status( &c6dofimu4, C6DOFIMU4_DATA_RDY_INT_MASK );
    }
    
    c6dofimu4_get_data( &c6dofimu4, &accel_data, &gyro_data, &temperature );
    
    log_printf( &logger,"** Accelerometer values :\r\n" );
    log_printf( &logger, "* X-axis : %.2lf g ", accel_data.x );
    log_printf( &logger, "* Y-axis : %.2lf g ", accel_data.y );
    log_printf( &logger, "* Z-axis : %.2lf g ", accel_data.z );
    log_printf( &logger,"\r\n" );
    
    log_printf( &logger,"** Gyroscope values :\r\n" );
    log_printf( &logger, "* X-axis : %.2lf dps ", gyro_data.x );
    log_printf( &logger, "* Y-axis : %.2lf dps ", gyro_data.y );
    log_printf( &logger, "* Z-axis : %.2lf dps ", gyro_data.z );
    log_printf( &logger,"\r\n" );
    
    log_printf( &logger, "** Temperature value : %d C\r\n", temperature );
    log_printf( &logger,"------------------------------------------------- \r\n" );
    
    Delay_ms ( 500 );
}

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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