陀螺仪LSM6DSV16X与AI集成(6)----检测自由落体

概述

本文介绍如何初始化传感器并配置其参数，以便在检测到自由落体事件时发送通知。

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视频教学

[https://www.bilibili.com/video/BV1yi421o7Jr/]

样品申请

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

源码下载

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88947607]

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);

寄存器地址自动递增

IF_INC (Register Address Auto-Increment)：
当使用串行接口（如I²C, MIPI I3C, 或 SPI）进行多字节访问时，此位用于自动增加寄存器地址。默认值是1（启用），这样在连续读取多个寄存器时，地址会自动递增

对应的驱动程序,如下所示。

/* Enable register address automatically incremented during a multiple byte
  access with a serial interface. */
  lsm6dsv16x_auto_increment_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE) ;

关闭FIFO

可以通过FIFO_CTRL4 (0Ah)关闭FIFO模式。

对应的驱动程序,如下所示。

/* FIFO mode selection */
    lsm6dsv16x_fifo_mode_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_BYPASS_MODE);

设置量程

加速度量程可以通过CTRL8 (17h)的CTRL8 (17h)设置。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Full scale selection. */
    lsm6dsv16x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_2g);

关闭角速度量程

陀螺仪的输出数据率选择可以通过CTRL2 (11h) 陀螺仪控制寄存器进行配置。由于不需要用到陀螺仪数据，所以可以关闭。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Output data rate selection - power down. */
    lsm6dsv16x_gy_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_OFF);

输出数据设置

输出数据率范围从1.875 Hz到7.68 kHz不等，允许用户根据应用的需求来调整加速度计的性能和功耗。

CTRL1 (10h) 加速度计控制寄存器的配置选项。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Output data rate selection. */
    lsm6dsv16x_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_AT_120Hz);

设置自由落体功能的持续时间

WAKE_UP_DUR (5Ch) 寄存器用于设置自由落体、唤醒和睡眠模式功能的持续时间。具体字段如下：
FF_DUR_5：与自由落体持续时间事件相关。完整的自由落体配置需要参考 FREE_FALL 寄存器。
WAKE_DUR [1:0]：定义唤醒事件的持续时间，默认值为00。
SLEEP_DUR [3:0]：定义进入睡眠模式前的持续时间，默认值为0000。

FREE_FALL (5Dh) 寄存器用于设置自由落体功能的持续时间和阈值。具体字段如下：
FF_DUR [4:0]：定义自由落体事件的持续时间，需要与 WAKE_UP_DUR 寄存器的 FF_DUR_5 位一起配置以设置完整的持续时间。
FF_THS [2:0]：定义自由落体检测的阈值，默认值为000。

对应的驱动程序,如下所示。

/*  Set free fall duration.*/
    lsm6dsv16x_ff_time_windows_set(&dev_ctx, 0x06);

中断设置

MD1_CFG (5Eh) 这个寄存器用于配置哪些功能的中断信号会被路由到 INT1 引脚。每个位的设置决定了特定事件是否会触发 INT1 引脚的中断。具体功能如下：

INT1_SLEEP_CHANGE：活动/静止状态变化的中断事件路由到 INT1。
INT1_SINGLE_TAP：单次敲击识别的中断事件路由到 INT1。
INT1_WU：唤醒事件的中断路由到 INT1。
INT1_FF：自由落体事件的中断路由到 INT1。
INT1_DOUBLE_TAP：双次敲击识别的中断事件路由到 INT1。
INT1_6D：6D（方向改变）事件的中断路由到 INT1。
INT1_EMB_FUNC：嵌入式功能事件的中断路由到 INT1。
INT1_SHUB：传感器集线器通信结束的中断路由到 INT1。
每个功能旁边的 0 和 1 表示该功能的中断是否被禁用 (0) 或启用 (1)。默认值是 0，表示中断被禁用。如果将相应位设置为 1，则当相应的事件发生时，INT1 引脚将触发中断。

通过这个寄存器，开发者可以根据需要配置传感器，以确定在发生如敲击、唤醒、自由落体或方向改变等事件时是否生成中断信号，从而允许外部微控制器或处理器相应地响应这些事件。

FUNCTIONS_ENABLE（50h）这个寄存器用于控制不同的中断功能是否启用。具体功能包括：

INTERRUPTS_ENABLE：启用或禁用基本中断（6D/4D定向、自由落体、唤醒、敲击、活动/静止）。默认值为0，表示中断禁用。 TIMESTAMP_EN：启用或禁用时间戳计数器。如果启用，时间戳计数器的值可以在TIMESTAMP0（40h）、TIMESTAMP1（41h）和TIMESTAMP3（43h）寄存器中读取。默认值为0，表示禁用。 DIS_RST_LIR_ALL_INT：当此位设置为1时，读取ALL_INT_SRC（1Dh）寄存器不会重置锁存的中断信号。这在读取状态寄存器之前不重置某些状态标志时很有用。默认值为0。 INACT_EN [1:0]：启用活动/静止（睡眠）功能。根据设置，这可以配置加速度计进入不同的低功耗模式，并通过INACTIVITY_DUR（54h）寄存器选择加速度计的输出数据速率（ODR）。陀螺仪的配置也可能相应变化，例如进入睡眠模式或关闭电源模式。

这个寄存器让用户可以根据应用需求，灵活地选择哪些中断事件应该被监控，以及加速度计和陀螺仪的功耗管理策略。这些设置对于优化设备电池寿命和确保及时响应传感器事件非常重要。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Enable free fall event on either INT1 or INT2 pin */
    lsm6dsv16x_md1_cfg_t val1;
    lsm6dsv16x_functions_enable_t functions_enable;

    lsm6dsv16x_read_reg(&dev_ctx, LSM6DSV16X_MD1_CFG, (uint8_t *)&val1, 1);
    val1.int1_ff = PROPERTY_ENABLE;
    lsm6dsv16x_write_reg(&dev_ctx, LSM6DSV16X_MD1_CFG, (uint8_t *)&val1, 1);

    lsm6dsv16x_read_reg(&dev_ctx, LSM6DSV16X_FUNCTIONS_ENABLE, (uint8_t *)&functions_enable, 1);
    functions_enable.interrupts_enable = PROPERTY_ENABLE;
    lsm6dsv16x_write_reg(&dev_ctx, LSM6DSV16X_FUNCTIONS_ENABLE, (uint8_t *)&functions_enable, 1);

获取所有中断源的状态

可以通过ALL_INT_SRC (1Dh)寄存器的FF_IA判断是否产生自由落体事件。

/* wait forever (6D event handle in irq handler) */
        lsm6dsv16x_all_sources_t status;
        if(HAL_GPIO_ReadPin(INT1_GPIO_Port,INT1_Pin)==0)
        {
            /* Read output only if new xl value is available */
            lsm6dsv16x_all_sources_get(&dev_ctx, &status);
            if (status.free_fall) {
                printf("Free Fall Detected!n");
            }            


        }

演示

审核编辑 黄宇