三轴加速度计LIS2DUX12开发(1)----轮询获取加速度数据

概述

最近在弄ST和瑞萨RA的课程，需要样片的可以加群申请：615061293 。

本文将介绍如何驱动和利用LIS2DUX12传感器，实现精确的运动感应功能。
LIS2DUX12是一款数字式智能3轴线性加速度计，其MEMS和ASIC旨在将尽可能低的电流消耗与丰富的特性（如常开抗混叠滤波、有限状态机 (FSM)、具有自适应自配置 (ASC) 的机器学习内核 (MLC)）相结合。
FSM和MLC（带有ASC）为LIS2DUX12提供了始终可用的出色边缘处理能力。LIS2DUX12 MIPI I3C®从接口和嵌入式128级FIFO缓冲区构成了一系列功能，这让该加速度计在物料清单、处理能力和功耗上成为系统集成方面的参考。
LIS2DUX12具有±2g/±4g/±8g/±16g的用户可选满量程，并且可通过1.6 Hz到800 Hz的输出数据速率测量加速度。
LIS2DUX12包含专用内部引擎，用于处理运动和加速度检测，包括自由落体、唤醒、单/双/三击识别、活动/休止，以及6D/4D方向。
LIS2DUX12采用纤薄的小型塑料平面网格阵列封装(LGA)，可确保在更大的温度范围（-40°C至+85°C）内正常工作。

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。 主控为STM32U073CC，加速度计为LIS2DUX12

视频教学

[https://www.bilibili.com/video/BV1sr421G7ED/]

样品申请

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

源码下载

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89197799]

通信模式

对于LIS2DW12，可以使用SPI或者IIC进行通讯。 最小系统图如下所示。

在CS管脚为1的时候，为IIC模式

本文使用的板子原理图如下所示。

管脚定义

IIC通信模式

在使用IIC通讯模式的时候，SA0是用来控制IIC的地址位的。
对于IIC的地址，可以通过SDO/SA0引脚修改。SDO/SA0引脚可以用来修改设备地址的最低有效位。如果SDO/SA0引脚连接到电源电压，LSb（最低有效位）为’1’（地址0011001b）；否则，如果SDO/SA0引脚连接到地线，LSb的值为’0’（地址0011000b）。

对应的IIC接口如下所示。 主要使用的管脚为CS、SCL、SDA、SA0。

速率

该模块支持的速度为普通模式(100k)到快速模式+(1M)。

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，这里使用MCU为STM32U073CC。 配置时钟树，配置时钟为48M。

串口配置

查看原理图，PA9和PA10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/lis2dux12-pid]

初始换管脚

由于需要向LIS2DUX12_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为低电平。

HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, SA0_Pin, GPIO_PIN_SET);

获取ID

我们可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值，判断是否为0x47。

lis2dux12_device_id_get为获取函数。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

printf("HELLOn");

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



  lis2dux12_status_t status;
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  uint8_t id;
  lis2dux12_md_t md;

  /* Initialize mems driver interface */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.mdelay = platform_delay;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;



  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);

  lis2dux12_exit_deep_power_down(&dev_ctx);

  /* Check device ID */
  lis2dux12_device_id_get(&dev_ctx, &id);
    printf("LIS2DUX12_ID=0x%x,id=0x%xn",LIS2DUX12_ID,id);
  if (id != LIS2DUX12_ID)
    while(1);

复位操作

可以向CTRL1 (10h)的SW_RESET寄存器写入1进行复位。

lis2dux12_init_set为重置函数。 对应的驱动程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lis2dux12_init_set(&dev_ctx, LIS2DUX12_RESET);
  do {
    lis2dux12_status_get(&dev_ctx, &status);
  } while (status.sw_reset);

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CTRL4 (13h)的BDU寄存器写入1进行开启。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Set bdu and if_inc recommended for driver usage */
  lis2dux12_init_set(&dev_ctx, LIS2DUX12_SENSOR_ONLY_ON);

设置传感器的量程

FS[1:0] - 全量程选择：这两个位用于设置传感器的量程。量程决定了传感器可以测量的最大加速度值。例如，量程可以设置为±2g、±4g、±8g或±16g。这允许用户根据应用的特定需求调整传感器的灵敏度。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Set Output Data Rate */
  md.fs =  LIS2DUX12_4g;
  md.odr = LIS2DUX12_25Hz_LP;
  lis2dux12_mode_set(&dev_ctx, &md);

轮询获取加速度

检查新数据是否可用：
lis2dux12_status_get(&dev_ctx, &status);这个函数调用检查加速度计是否有新的数据可读。如果有新数据，status.drdy变量将被设置为非零值。
主要为读取STATUS (25h)的DRDY位。

如果status.drdy是非零的，说明有新的加速度数据可读。

lis2dux12_xl_data_get(&dev_ctx, &md, &data_xl);这个函数调用实际读取加速度计的原始数据，并存储在 data_xl 数组中。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

   /* Read output only if new values are available */
    lis2dux12_status_get(&dev_ctx, &status);
    if (status.drdy) {
      lis2dux12_xl_data_get(&dev_ctx, &md, &data_xl);

      /* print Accel data  */
      printf("Acceleration [mg]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
              data_xl.mg[0], data_xl.mg[1], data_xl.mg[2]);


      lis2dux12_outt_data_get(&dev_ctx, &md, &data_temp);

      /* print Temp data  */
      printf("Temp[degC]:%3.2frn",
              data_temp.heat.deg_c);


    }        

    /* USER CODE END WHILE */

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

演示

审核编辑 黄宇