驱动LSM6DS3TR-C实现高效运动检测与数据采集(4)----上报匿名上位机实现可视化

概述

LSM6DS3TR-C是单芯片“3轴陀螺仪 + 3轴加速度计”的惯性 测量单元(IMU)， 五种种可选满量程的陀螺仪(125/250/500/1000/2000 dps)和加速度计(2/4/8/16 g)。

上述工程中选择的加速度和陀螺仪对应的量程为2g和2000dps，对应的灵敏度如下所示，分别为0.061mg/LSB和70mdps/LSB。

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/BV14h4y1R7kc/]

样品申请

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

完整代码下载

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/87921267]

参考坐标系

测量加速度

LSM6DS3TR-C有一个片上加速度计，可以在 ±2g、±4g、±8g 和 ±16g 四个可编程满量程范围内测量加速度。

测量角速度

MPU6050 有一个片上陀螺仪，可以在 ±125°/s ±250°/s、±500°/s、±1000°/s 和 ±2000°/s 的四个可编程满量程范围内测量角度旋转。

加速度计工作方式

假设立方体在外太空，那里的一切都是失重的，球会简单地漂浮在立方体的中心。

现在，假设每面墙代表一个特定的轴。 如果我们突然以 1g 的加速度向左移动盒子（单个 G 力 1g 相当于重力加速度 9.8 m/s 2），球无疑会撞到墙壁 X。如果我们测量球对墙壁施加的力X，我们可以得到沿X轴的输出值为1g。

让我们看看当我们把那个立方体放在地球上时会发生什么。球将简单地落在墙 Z 上，施加 1g 的力，如下图所示：

在这种情况下，盒子没有移动，但我们仍然在 Z 轴上得到 1g 的读数。这是因为重力（实际上是加速度的一种形式）以 1g 的力向下拉球。

虽然此模型并不完全代表真实世界的加速度计传感器是如何构建的，但它通常有助于理解为什么加速度计的输出信号通常以 ±g 为单位指定，或者为什么加速度计在静止时在 z 轴上读数为 1g，或者您可以在不同方向上获得什么样的加速度计读数。

上位机通讯

这里使用的是匿名助手的上位机

[https://gitee.com/anotc/AnoAssistant]

有专门的通讯协议

串口通讯协议格式如下所示，需要注意传输为小端模式传输。

对应的源地址和目标地址分别为0xFD和0xFE。

我们只需要上报加速度和陀螺仪数据，所以功能码为0x01，数据长度为0x0D，需要主要为小端模式传输。

加速度演示

实测移动模块分别为X、Y、Z轴向下，可以看见数值基本上为1000mg。

陀螺仪工作方式

加速度计测量线性加速度，而陀螺仪测量角旋转。为此，他们测量了科里奥利效应产生的力。

陀螺仪是一种运动传感器，能够感测物体在一轴或多轴上的旋转角速度。它能够精确地感测自由空间中复杂的移动动作，因此成为追踪物体移动方位和旋转动作的必要设备。与加速计和电子罗盘不同，陀螺仪不需要依赖外部力量（如重力或磁场），可以自主地发挥其功能。

因此，从理论上讲，只使用陀螺仪就可以完成姿态导航的任务。

陀螺仪的每个通道检测一个轴的旋转。也就是说陀螺仪通过测量自身的旋转状态，判断出设备当前运动状态，是向前、向后、向上、向下、向左还是向右呢，是加速（角速度）还是减速（角速度）呢，都可以实现，但是要判断出设备的方位（东西南北），陀螺仪就没有办法。

MEMS陀螺仪主要利用科里奥利力（旋转物体在有径向运动时所受到的切向力）原理，公开的微机械陀螺仪均采用振动物体传感角速度的概念，利用振动来诱导和探测科里奥利力。

MEMS陀螺仪的核心是一个微加工机械单元，在设计上按照一个音叉机制共振运动，通过科里奥利力原理把角速率转换成一个特定感测结构的位移。

两个相同的质量块以方向相反的做水平震荡。当外部施加一个角速率，就会出现一个科氏力，力的方向垂直于质量运动方向，如垂直方向箭头所示。产生的科氏力使感测质量发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比，科氏力引起的电容变化即可计算出角速率大小。 科里奥利效应指出，当质量 (m) 以速度 (v) 沿特定方向移动并施加外部角速率 (Ω)（红色箭头）时，科里奥利效应会产生一个力（黄色箭头），导致质量垂直移动。该位移的值与应用的角速率直接相关。

上报源码

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_I2C1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
    printf("hello");


      if (LSM6DS3TRC_Init(LSM6DS3TRC_MODE_I2C) == false)
    printf("LSM6DS3TRC initialize error.rn");
  else
    printf("LSM6DS3TRC initialize register finished.rn");
        int16_t    acc_int16[3]    ={0,0,0};
        int16_t    gyr_int16[3]        ={0,0,0};    
        float acc[3] = {0};
        float gyr[3] = {0};
        uint8_t data[21]={0};
        data[0]=0xAB;//帧头
        data[1]=0xFD;//源地址
        data[2]=0xFE;//目标地址        
        data[3]=0x01;//功能码ID    
        data[4]=0x0D;//数据长度LEN
        data[5]=0x00;//数据长度LEN 13

uint8_t sumcheck = 0;
uint8_t addcheck = 0;

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {    
    uint8_t status;
    status = LSM6DS3TRC_Get_Status();

    if (status & LSM6DS3TRC_STATUS_ACCELEROMETER)
    {

      LSM6DS3TRC_Get_Acceleration(LSM6DS3TRC_ACC_FSXL_2G, acc);
//      printf("rnacc:X:%2f,tY:%2f,tZ:%2fr", acc[0], acc[1], acc[2]);
    }
    if (status & LSM6DS3TRC_STATUS_GYROSCOPE)
    {

      LSM6DS3TRC_Get_Gyroscope(LSM6DS3TRC_GYR_FSG_2000, gyr);
//      printf("rgyr:X:%4.2f,tY:%4.2f,tZ:%4.2fr", gyr[0], gyr[1], gyr[2]);
    }
    if (status & LSM6DS3TRC_STATUS_TEMPERATURE)
    {
//      printf("rtemp:%2frn", LSM6DS3TRC_Get_Temperature());
    }

        //匿名上位机
        acc_int16[0]=(int16_t)(acc[0]);
        acc_int16[1]=(int16_t)(acc[1]);        
        acc_int16[2]=(int16_t)(acc[2]);    

        gyr_int16[0]=(int16_t)(gyr[0])/1000;        
        gyr_int16[1]=(int16_t)(gyr[1])/1000;    
        gyr_int16[2]=(int16_t)(gyr[2])/1000;    

        data[7]=acc_int16[0] >>8;//ACC_X
        data[6]=acc_int16[0];
        data[9]=acc_int16[1] >>8;//ACC_Y
        data[8]=acc_int16[1];
        data[11]=acc_int16[2] >>8;//ACC_Z
        data[10]=acc_int16[2];

        data[13]=gyr_int16[0] >>8;//GYR_X 
        data[12]=gyr_int16[0];        
        data[15]=gyr_int16[1] >>8;//GYR_Y 
        data[14]=gyr_int16[1];            
        data[17]=gyr_int16[2] >>8;//GYR_Z 
        data[16]=gyr_int16[2];    

        data[18]=0;    

sumcheck = 0;
addcheck = 0;
for(uint16_t i=0; i < 19; i++)
{
sumcheck += data[i]; //从帧头开始，对每一字节进行求和，直到 DATA 区结束
addcheck += sumcheck; //每一字节的求和操作，进行一次 sumcheck 的累加
}
data[19]=sumcheck;
data[20]=addcheck;

    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&data, 21, 0xFFFF);
//        printf("naccx=%d    accy=%d    accz=%d    gyrx=%d    gyry=%d    gyrx=%d    ",acc_int16[0],acc_int16[1],acc_int16[2],gyr_int16[0],gyr_int16[1],gyr_int16[2]);        
    HAL_Delay(100);        
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */        
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

审核编辑 黄宇