陀螺仪LSM6DSV16X与AI集成(4)----Qvar触摸电容配置

概述

Qvar，全称为电荷变化检测（Qvar stands for "Quasi-static VARiation"），是一种用于检测电荷变化的技术。这种技术通常用于传感器和其他电子设备中，特别是在惯性测量单元（IMU）和微机电系统（MEMS）技术中。Qvar 技术可以用于检测微小的电荷变化，这些变化可能是由于物理运动、环境变化或其他因素导致的。 在 LSM6DSV16X 这类先进的 IMU 中，Qvar 技术用于增强用户界面功能，如轻触、双击、三击、长按或滑动手势。它通过检测和解析与这些手势相关的微小电荷变化，来实现高度精准和灵敏的用户交互。 最近在弄ST和瑞萨RA的课程，需要样片的可以加群申请：615061293 。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV1Vb4y1j7Mt/

样品申请

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源码下载

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88615379

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，这里使用MCU为STM32WB55RG。 配置时钟树，配置时钟为32M。

串口配置

查看原理图，PB6和PB7设置为开发板的串口。

配置串口。

IIC配置

配置IIC为快速模式，速度为400k。

CS和SA0设置

串口重定向

打开魔术棒，勾选MicroLIB

在main.c中，添加头文件，若不添加会出现 identifier "FILE" is undefined报错。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函数声明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

参考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dsv16x-pid/tree/main

初始换管脚

由于需要向LSM6DSV16X_I2C_ADD_L写入以及为IIC模式。

所以使能CS为高电平，配置为IIC模式。 配置SA0为高电平。

printf("123123123");
  lsm6dsv16x_reset_t rst;
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  /* Initialize mems driver interface */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;


  HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);

获取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值，判断是否为0x70。

lsm6dsv16x_device_id_get为获取函数。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

/* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);
  /* Check device ID */
  lsm6dsv16x_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
    printf("LSM6DSV16X_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LSM6DSV16X_ID,whoamI);
  if (whoamI != LSM6DSV16X_ID)
    while (1);

复位操作

可以向CTRL3 (12h)的SW_RESET寄存器写入1进行复位。

lsm6dsv16x_reset_set为重置函数。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lsm6dsv16x_reset_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_RESTORE_CTRL_REGS);
  do {
    lsm6dsv16x_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst != LSM6DSV16X_READY);

BDU设置

在很多传感器中，数据通常被存储在输出寄存器中，这些寄存器分为两部分：MSB和LSB。这两部分共同表示一个完整的数据值。例如，在一个加速度计中，MSB和LSB可能共同表示一个加速度的测量值。 连续更新模式（BDU = '0'）：在默认模式下，输出寄存器的值会持续不断地被更新。这意味着在你读取MSB和LSB的时候，寄存器中的数据可能会因为新的测量数据而更新。这可能导致一个问题：当你读取MSB时，如果寄存器更新了，接下来读取的LSB可能就是新的测量值的一部分，而不是与MSB相对应的值。这样，你得到的就是一个“拼凑”的数据，它可能无法准确代表任何实际的测量时刻。 块数据更新（BDU）模式（BDU = '1'）：当激活BDU功能时，输出寄存器中的内容不会在读取MSB和LSB之间更新。这就意味着一旦开始读取数据（无论是先读MSB还是LSB），寄存器中的那一组数据就被“锁定”，直到两部分都被读取完毕。这样可以确保你读取的MSB和LSB是同一测量时刻的数据，避免了读取到代表不同采样时刻的数据。 简而言之，BDU位的作用是确保在读取数据时，输出寄存器的内容保持稳定，从而避免读取到拼凑或错误的数据。这对于需要高精度和稳定性的应用尤为重要。 可以向CTRL3 (12h)的BDU寄存器写入1进行开启。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Enable Block Data Update */
  lsm6dsv16x_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

Qvar 功能的实现和配置

1. Qvar 传感器功能： ○ LSM6DSV16X 内置了 Qvar 传感器，能够检测连接到设备的外部电极附近的电荷变化。
2. 激活 Qvar 功能： ○ 通过设置 CTRL7（16h）寄存器中的 AH_QVAR_EN 位为 1，可以激活 Qvar 通道。
3. 加速度计设置要求： ○ 当启用 Qvar 通道时，加速度计必须设置为高性能模式或正常模式。
4. 数据准备信号： ○ Qvar 数据准备好的信号由 STATUS_REG（1Eh）寄存器中的 AH_QVARDA 位表示。这个信号可以通过设置 CTRL7（16h）寄存器中的 INT2_DRDY_AH_QVAR 位为 1，来驱动到 INT2 引脚。
5. Qvar 数据输出： ○ Qvar 数据以 16 位二进制补码形式提供，在 AH_QVAR_OUT_L（3Ah）和 AH_QVAR_OUT_H（3Bh）寄存器中以固定 240 Hz 的速率输出。
6. 数据处理： ○ Qvar 数据也可以被机器学习核心（MLC）/有限状态机（FSM）逻辑处理。
7. 接口模式限制： ○ Qvar 功能仅在 I²C 接口的模式 1 连接模式下可用。当使用 Qvar 时，不支持 I²C 主接口（模式 2）和辅助 SPI（模式 3）。
8. 外部电极连接： ○ 外部电极需要连接到引脚 2（SDx/AH1/Qvar1）和/或引脚 3（SCx/AH2/Qvar2）。
9. 输入阻抗选择： ○ 通过在 CTRL7（16h）寄存器中适当设置 AH_QVAR_C_ZIN_[1:0] 位，可以选择 Qvar 缓冲器的等效输入阻抗。

设置量程和速率

速率可以通过CTRL1 (10h)设置加速度速率。

设置加速度量程可以通过CTRL8 (17h)进行设置。

设置加速度的量程和速率可以使用如下函数。

lsm6dsv16x_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_AT_15Hz);
  lsm6dsv16x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_2g);

配置过滤链

/* Configure filtering chain */
  filt_settling_mask.drdy = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_xl = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_g = PROPERTY_ENABLE;
  lsm6dsv16x_filt_settling_mask_set(&dev_ctx, filt_settling_mask);
  lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_bandwidth_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_XL_STRONG);

激活 Qvar 功能

通过设置 CTRL7（16h）寄存器中的 AH_QVAR_EN 位为 1，可以激活 Qvar 通道。

/* Enable AH/QVAR function */
  qvar_mode.ah_qvar_en = 1;
  lsm6dsv16x_ah_qvar_mode_set(&dev_ctx, qvar_mode);

获取Qvar数据

可以通过STATUS_REG (1Eh)的AH_QVARDA获取数据是否准备好。

Qvar 数据以 16 位二进制补码形式提供，在 AH_QVAR_OUT_L（3Ah）和 AH_QVAR_OUT_H（3Bh）寄存器中以固定 240 Hz 的速率输出。

/* Read output only if new values are available */
    lsm6dsv16x_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources);
    if ( all_sources.drdy_ah_qvar ) {
      lsm6dsv16x_ah_qvar_raw_get(&dev_ctx, &data);
            printf("QVAR [mV]:%6.2frn", lsm6dsv16x_from_lsb_to_mv(data));

    }        
        HAL_Delay(10);

演示

触摸上按键。

触摸下按键。

审核编辑：汤梓红