初学者
10 分钟

使用LSM6DS33和STM32G431RB提供实时的俯仰、滚转和偏航数据

揭示6轴IMU技术的力量

6DOF IMU Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

6DOF IMU Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

虚拟现实爱好者可以沉浸在逼真的体验中,这要归功于6轴IMU,它们以无与伦比的精度跟踪头部运动。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

6DOF IMU Click基于STMicroelectronics的LSM6DS33,这是一款高性能的6轴惯性测量单元,包括一颗3轴陀螺仪和加速度计。LSM6DS33提供了更复杂、最佳性能的姿态和手势运动感知。它具有±2/±4/±8/±16 g的全尺度加速度范围和±125/±250/±500/±1000/±2000dps的角速率范围,以及可选择的通信接口和数据同步功能。它还具有8kB FIFO,可以降低串行总线接口的通信负载,并通过允许系统处理器突发读取传感器数据然后进入低功耗模式来降低功耗。LSM6DS33的集成节能模式在高性能模式下降低了功耗,将始终低功耗

特性与卓越的传感精度结合起来,为最佳运动体验提供了超低噪声性能的陀螺仪和加速度计。由于其宝贵的特性,这个Click板可以用于各种应用,如倾斜传感、计步器/步数计、6D定向、自由落体检测、轻拍/双击检测、室内导航等等。6DOF IMU Click允许使用最大400kHz的I2C和10MHz的SPI通信接口。可以通过设置标记为COMM SEL的SMD跳线来进行选择。请注意,所有跳线的位置必须在同一侧,否则Click板可能会失去响应。当选择I2C接口时,LSM6DS33允许使用标记为ADDR SEL的SMD跳线来选择其I2C从机地址的最低有效

位(LSB)。LSM6DS33的事件 检测中断INT1和INT2可通过标记为INT SEL的SMD跳线进行选择,并在mikroBUS™插座上的INT引脚上进行处理。它实现了高效可靠的运动跟踪和上下文感知,实现了自由落体事件、6D定向、轻拍和双击感知、活动或静止以及唤醒事件的硬件识别。这个Click板只能使用3.3V逻辑电压级别进行操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须执行适当的逻辑电压级别转换。此外,它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。

6DOF IMU 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!”

Click board™ 原理图

6DOF 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 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

软件支持

库描述

这个库包含 6DOF IMU Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c6dofimu_read_axis_data - 从预定义的数据寄存器地址读取陀螺仪或加速度计的轴数据。

  • c6dofimu_read_temperature - 从预定义的数据寄存器读取温度数据。

  • c6dofimu_digital_read_int - 从INT引脚读取数字信号。

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 6DofImu Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to initalize and use the 6DOF IMU Click. The Click contains a 
 * 6-axis inertial measurement unit ( accelerometer + gyroscope ). After configuring the Click
 * module for proper use, axis and temperature data will be measured every second.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the Click and logger modules. In order for the 
 * device to work well, proper data needs to be written to the measurement control
 * registers as is done in the default_cfg(...) function.
 * 
 * ## Application Task  
 * This function reads and displays temperature and accelerometer/gyroscope axis data from
 * predefined registers. There is a 1 second delay between every read from the data output
 * registers.
 * 
 * *note:* 
 * <WARNING> If you write data to any of the "reserved" register addresses, you can permanently
 * damage the chip. If you are feeling adventurous, read the LSM6DS33 chip datasheet. 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c6dofimu.h"

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

static c6dofimu_t c6dofimu;
static log_t logger;

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

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c6dofimu_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_100ms( );

    //  Click initialization.

    c6dofimu_cfg_setup( &cfg );
    C6DOFIMU_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c6dofimu_init( &c6dofimu, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    c6dofimu_default_cfg( &c6dofimu );
    log_info( &logger, "---- Click Init ----" );
}

void application_task ( )
{
    float temperature; 

    c6dofimu_read_axis_data( &c6dofimu, C6DOFIMU_ACCEL_READ_MODE );
//     Delay_1sec( );
    c6dofimu_read_axis_data( &c6dofimu, C6DOFIMU_GYRO_READ_MODE );
//     Delay_1sec( );
    temperature = c6dofimu_read_temperature( &c6dofimu );

    log_printf( &logger, "--------------------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " * ACCEL * X: %d Y: %d Z: %d\r\n", c6dofimu.accel_axis.x,
                                                                   c6dofimu.accel_axis.y,
                                                                   c6dofimu.accel_axis.z );
    log_printf( &logger, " * GYRO * X: %d Y: %d Z: %d\r\n", c6dofimu.gyro_axis.x,
                                                                  c6dofimu.gyro_axis.y,
                                                                  c6dofimu.gyro_axis.z );
    log_printf( &logger, " * Temperature: %.2f C\r\n", temperature );
    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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