初学者
10 分钟

使用MPU-6000和STM32G431RB开启运动之旅

精确检测、跟踪和征服运动

MPU IMU Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

MPU IMU Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

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 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
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 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

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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