陀螺仪LSM6DSV16X与AI集成(5)----6D方向检测功能

概述

陀螺仪通常可以读取三个方向上的旋转，即绕X轴、Y轴和Z轴的旋转。每个方向上的旋转包括正向旋转和反向旋转，因此一共有六个位置。这六个位置分别是：1.X轴正向旋转、2.X轴反向旋转、3.Y轴正向旋转、4.Y轴反向旋转、5.Z轴正向旋转、6.Z轴反向旋转
通过检测陀螺仪在每个方向上的旋转，可以确定物体的旋转姿态和方向，从而用于导航、飞行控制等应用。

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视频教学

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样品申请

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

源码下载

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);

6D方向检测功能配置

1.使能六维位置检测功能，配置陀螺仪模块的中断引脚，使得当六维传感器检测到某种运动时，能够通过中断方式通知主控制器。
可以通过使能MD1_CFG (5Eh)中的INT1_6D开启6D事件。

pin_int.sixd = PROPERTY_ENABLE;
lsm6dsv16x_pin_int1_route_set(&dev_ctx, &pin_int);

2.使能中断，将中断配置应用到LSM6DSV16X模块上。
FUNCTIONS_ENABLE (50h)可以开启6D中断。

在 LSM6DSV16X 传感器的 TAP_CFG0 (56h) 寄存器中，LIR（Latched Interrupt Request）位用于控制中断请求的锁存。如果将 LIR 设为 0（默认值），则表示中断请求不锁存；如果设为 1，则中断请求被锁存。锁存中断意味着一旦中断被触发，它会保持其激活状态直到被明确地通过软件读取或清除。这通常用于确保不会错过任何中断事件，特别是在多任务环境中，其中一个中断可能会在处理另一个中断时发生。

irq.enable = 1;
irq.lir = 1;
lsm6dsv16x_interrupt_enable_set(&dev_ctx, irq);

选择滤波和角度阈值

滤波可以通过 TAP_CFG0 (56h) 设置低通滤波。

角度阈值可以通过 TAP_THS_6D (59h) 设置为60度，用于检测姿态变化。

设置滤波和角度阈值可用以下函数：

lsm6dsv16x_filt_sixd_feed_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_SIXD_FEED_LOW_PASS);
lsm6dsv16x_6d_threshold_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_DEG_60);

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。

/* Set Output Data Rate.*/
  lsm6dsv16x_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_AT_120Hz);
  /* Set full scale */
  lsm6dsv16x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_2g);

获取所有中断源的状态

判断是否发生了六维传感器事件，如果有发生，则将不同方向的事件标志位按位组合起来，其中包括了传感器的各种状态，比如 FIFO 状态、自由落体、唤醒、六维方向、数据就绪等状态。然后通过一系列的操作和寄存器读写，获取嵌入式功能执行状态、传感器中枢状态等信息，并将这些信息也保存，最后将这些信息返回给主控。这些数据可以通过以下寄存器进行设置。
ALL_INT_SRC (1Dh) 为所有中断的源寄存器，D6D_IA变量包含了自由落体状态的信息。

D6D_SRC (47h) 用于六维方向识别，该寄存器包含了用于检测设备方向的相关信息。
每个位都对应一个方向，用于表示设备是否在相应的方向上运动。例如，如果XH位和YL位都被置位，则表示设备正在以X轴正方向向上运动，并且Y轴负方向朝下。通过读取D6D_SRC寄存器的值，可以了解设备当前的运动方向，从而进行相应的处理。LSM6DSV16X传感器中的方向检测是基于重力加速度和线性加速度的，因此需要在使用之前进行校准和配置，以适应不同的应用场景。

通过 int32_t lsm6dsv16x_all_sources_get(stmdev_ctx_t *ctx, lsm6dsv16x_all_sources_t *val) 函数可以获取所有中断源的状态。

	lsm6dsv16x_all_sources_t status;

	/* Read output only if new xl value is available */
	lsm6dsv16x_all_sources_get(&dev_ctx, &status);

	if (status.six_d) {
			sixd_event_catched = (status.six_d    << 6) |
								 (status.six_d_zh << 5) |
								 (status.six_d_zl << 4) |
								 (status.six_d_yh << 3) |
								 (status.six_d_yl << 2) |
							 	 (status.six_d_xh << 1) |
								 (status.six_d_xl << 0);
		}

发送相应信息

检查sixd_event_catched的第7位是否为1，如果第7位为1，表示检测到了六维传感器事件。
根据sixd_event_catched的具体数值，通过switch语句匹配不同的情况。每个情况对应着不同的六维传感器位置，并且针对每种情况都会生成相应的消息并调用tx_com函数发送消息。
最后，在处理完六维传感器事件后，将sixd_event_catched重置为0，以便下一次事件的检测。

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		/* wait forever (6D event handle in irq handler) */
		lsm6dsv16x_all_sources_t status;

		/* Read output only if new xl value is available */
		lsm6dsv16x_all_sources_get(&dev_ctx, &status);
		
		if (status.six_d) {
			sixd_event_catched = (status.six_d    << 6) |
													 (status.six_d_zh << 5) |
													 (status.six_d_zl << 4) |
													 (status.six_d_yh << 3) |
													 (status.six_d_yl << 2) |
													 (status.six_d_xh << 1) |
													 (status.six_d_xl << 0);
		}
		if (sixd_event_catched & 0x40) {

      switch (sixd_event_catched) {
      case 0x48:
        printf("6D Position A Y↑\r\n");
        break;
      case 0x41:
        printf("6D Position B X↓\r\n");
        break;
      case 0x42:
        printf("6D Position C X↑\r\n");
        break;
      case 0x44:
        printf("6D Position D Y↓\r\n");
        break;
      case 0x60:
        printf("6D Position E Z↑\r\n");
        break;
      case 0x50:
        printf("6D Position F Z↓\r\n");
        break;
      }
      sixd_event_catched = 0;
		}

		
    /* USER CODE END WHILE */

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

演示