陀螺仪LSM6DSV320X开发(1)----轮询获取陀螺仪数据

嵌入式单片机MCU开发 2026-06-07 973
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嵌入式单片机MCU开发

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描述

概述

LSM6DSV320X 是面向高强度运动与高冲击记录场景的一项重要升级。它通过低g与高g的高效覆盖，结合片上先进处理能力，可在持续运动追踪与强冲击事件捕获之间取得平衡，为需要获取高价值运动/冲击数据并进行深入分析的应用提供理想选择。无论是高强度运动追踪、冲击/跌落记录，还是对事件波形与动态细节的还原需求，LSM6DSV320X 都能提供稳定一致的测量表现与可用数据洞察。

最近在弄ST的课程，需要样片的可以加群申请：615061293 。

LSM6DSV320X 作为行业领先的高性能 6 轴 IMU，采用专用 high-g 加速度计通道，并引入创新机械结构以优化低加速度与高加速度的测量表现，实现从日常运动到猛烈冲击的连续覆盖。其 low-g 加速度计最高可达 ±16 g，high-g 加速度计最高可达 ±320 g，陀螺仪最高可达 ±4000 dps；同时在2.5 × 3.0 × 0.83 mm 的紧凑封装内集成三颗完全同步的传感器，并提供 1.5 KB FIFO（压缩可至 4.5 KB），便于对冲击事件与高动态信号进行高保真记录与回溯分析。

传感器

视频教学

[https://www.bilibili.com/video/BV148ADz1E9R/]

样品申请

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

源码下载

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/92915645]

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STM32H503CB，陀螺仪为LSM6DSV320X，磁力计为LIS2MDL。

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参考程序

[https://github.com/CoreMaker-lab/LSM6DSV320X]

[https://gitee.com/CoreMaker/LSM6DSV320X]

所有功能

● 四通道架构分别处理UI、EIS、OIS和高g数据
● “智能全感知”的系统功率优化体验
● 高达4.5 KB的智能FIFO
● 双加速度计通道
○ 低g值通道±2/±4/±8/±16 g量程
○ 高g值通道支持±32/±64/±128/±256/±320 g量程
● ±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps量程
● SPI/I²C和MIPI I3C® v1.1串行接口，支持主处理器数据同步功能
● 辅助SPI和MIPI I3C® v1.1接口，用于陀螺仪和加速度计的OIS数据输出
● 可通过辅助或主接口配置OIS
● 主接口的专用EIS通道，具有专用滤波功能
● 高级计步器，步伐侦测和步数计算
● 大幅运动检测，倾斜度检测
● 标准中断：自由落体、唤醒、6D/4D方向识别、单击和双击、高g唤醒和高g冲击
● 可编程有限状态机支持960 Hz高速率处理加速度计（高g/低g）、陀螺仪及外部传感器数据
● 面向AI应用的机器学习内核，支持功能导出并配有滤波器
● 嵌入式自适应自配置 (ASC)
● 嵌入式低功耗传感器融合 (SFLP) 算法
● 嵌入式温度传感器
● 独立IO供电
○ I²C电压范围：1.62 V至3.6 V
○ SPI/MIPI I3C®扩展电压范围：1.08 V至3.6 V
● 供电电流
○ 6轴配置@ 0.67 mA，组合高性能模式
○ 9轴配置@ 0.80 mA，组合高性能模式
● 紧凑外形：2.5 mm x 3 mm x 0.83 mm
● 符合ECOPACK和RoHS标准

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，这里使用MCU为STM32H503CB。
配置时钟树，配置时钟为250M。

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串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

传感器

配置串口，速率为2000000。
传感器

通信模式

对于LSM6DSV320X，可以使用SPI或者IIC进行通讯。
最小系统图如下所示。
传感器

在CS管脚为1的时候，为IIC模式。

传感器

本文使用的板子原理图如下所示。

传感器

管脚定义

传感器

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TA0引脚修改。TA0引脚可以用来修改设备地址的最低有效位。如果TA0引脚连接到电源电压，LSb（最低有效位）为'1'（地址1101011b）；否则，如果TA0引脚连接到地线，LSb的值为'0'（地址1101010b）。
传感器

接口如下所示。
主要使用的管脚为CS、SCL、SDA、SA0。

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速率

该模块支持的速度为普通模式(100k)和快速模式(400k)以及快速模式+(1M)。

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IIC配置

传感器

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LSM6DSV80X最大IIC通讯速率为1M，配置IIC速度为400k

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CS和SA0设置

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传感器

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由于还有一个磁力计，需要把该CS也使能。

传感器

传感器

传感器

ICASHE

传感器

修改堆栈

传感器

串口重定向

打开魔术棒，勾选MicroLIB

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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/lsm6dsv320x-pid

初始换管脚

由于需要向LSM6DSV320X_I2C_ADD_L写入以及为IIC模式。

传感器

所以使能CS为高电平，配置为IIC模式。
配置SA0为低电平。

printf("HELLO!n");
  HAL_GPIO_WritePin(CS1_GPIO_Port, CS1_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(CS2_GPIO_Port, CS2_Pin, GPIO_PIN_SET);
	HAL_Delay(100);
	
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  double_t lowg_xl_sum[3], hg_xl_sum[3], gyro_sum[3], temp_sum;
  uint16_t lowg_xl_cnt = 0, hg_xl_cnt = 0, gyro_cnt = 0, temp_cnt = 0;

  /* 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;

  /* Init test platform */
//  platform_init();

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

获取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值，判断是否为0x73。

传感器

lsm6dsv320x_device_id_get为获取函数。

传感器

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

/* Check device ID */
  lsm6dsv320x_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
	printf("LSM6DSV320X_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LSM6DSV320X_ID,whoamI);
  if (whoamI != LSM6DSV320X_ID)
    while (1);

软件上电复位

写 0x01（FUNC_CFG_ACCESS）这个寄存器，把 SW_POR 置 1，然后等待芯片完成复位。

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lsm6dsv320x_sw_por为 软件上电复位 / 全局复位 函数。

传感器

对应的驱动程序,如下所示。

/* Perform device power-on-reset */
  lsm6dsv320x_sw_por(&dev_ctx);

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。

传感器

对应的驱动程序,如下所示。

/* Enable Block Data Update */
  lsm6dsv320x_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

设置低量程加速度速率

低量程加速度速率可以通过CTRL1 (10h)设置加速度速率。

传感器

设置加速度速率可以使用如下函数。

/* Set Output Data Rate.
   * Selected data rate have to be equal or greater with respect
   * with MLC data rate.
   */
  lsm6dsv320x_xl_setup(&dev_ctx, LSM6DSV320X_ODR_AT_60Hz, LSM6DSV320X_XL_HIGH_PERFORMANCE_MD);

设置高量程加速度速率

高量程加速度速率可以通过CTRL1_XL_HG (4Eh)设置高量程加速度速率。

传感器

设置高量程加速度速率可以使用如下函数。

lsm6dsv320x_hg_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV320X_HG_XL_ODR_AT_960Hz, 1);

设置角速度量程速率

角速度量程可以通过CTRL2 (11h)设置角速度速率。

传感器

设置角速度速率可以使用如下函数。

lsm6dsv320x_gy_setup(&dev_ctx, LSM6DSV320X_ODR_AT_120Hz, LSM6DSV320X_GY_HIGH_PERFORMANCE_MD);l

设置低量程加速度量程

低量程加速度量程可以通过CTRL8 (17h)设置。

传感器

设置加速度量程可以使用如下函数。

/* Set full scale */
  lsm6dsv320x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV320X_2g);

设置高量程加速度量程

高量程加速度量程可以通过CTRL1_XL_HG (4Eh)设置。

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设置高量程加速度量程可以使用如下函数。

lsm6dsv320x_hg_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV320X_320g);

需要注意的是高量程加速度的精度问题。
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设置角速度量程

角速度量程可以通过CTRL6 (15h)设置。
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设置角速度量程量程可以使用如下函数。

lsm6dsv320x_gy_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV320X_2000dps);

配置滤波器

/* Configure filtering chain */
  filt_settling_mask.drdy = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_xl = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_g = PROPERTY_ENABLE;
  lsm6dsv320x_filt_settling_mask_set(&dev_ctx, filt_settling_mask);
  lsm6dsv320x_filt_gy_lp1_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  lsm6dsv320x_filt_gy_lp1_bandwidth_set(&dev_ctx, LSM6DSV320X_GY_ULTRA_LIGHT);
  lsm6dsv320x_filt_xl_lp2_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  lsm6dsv320x_filt_xl_lp2_bandwidth_set(&dev_ctx, LSM6DSV320X_XL_STRONG);

  lowg_xl_sum[0] = lowg_xl_sum[1] = lowg_xl_sum[2] = 0.0;
  hg_xl_sum[0] = hg_xl_sum[1] = hg_xl_sum[2] = 0.0;
  gyro_sum[0] = gyro_sum[1] = gyro_sum[2] = 0.0;
  temp_sum = 0.0;

轮询读取数据

进入一个无限循环，不断检查是否有新的数据（加速度、角速率、温度）可用。
对于每种类型的数据（加速度、角速率、温度），如果有新数据，就读取原始数据，转换为对应的单位（毫克、毫度每秒、摄氏度），并通过串行输出打印。

对于数据是否准备好，可以访问STATUS_REG (1Eh)进行判断。

传感器

lsm6dsv320x_data_ready_t drdy;

    /* Read output only if new xl value is available */
    lsm6dsv320x_flag_data_ready_get(&dev_ctx, &drdy);

对于低量程加速度数据，可以通过28-2D进行获取。

传感器

传感器

对于高量程加速度数据，可以通过34-39进行获取。

传感器

传感器

对于角速度数据，可以通过22-27进行获取。
传感器

传感器

对于温度数据，可以通过20-21进行获取。

传感器

主程序

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		
    lsm6dsv320x_data_ready_t drdy;

    /* Read output only if new xl value is available */
    lsm6dsv320x_flag_data_ready_get(&dev_ctx, &drdy);

    if (drdy.drdy_xl) {
      /* Read acceleration field data */
      memset(data_raw_motion, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lsm6dsv320x_acceleration_raw_get(&dev_ctx, data_raw_motion);
      acceleration_mg[0] = lsm6dsv320x_from_fs2_to_mg(data_raw_motion[0]);
      acceleration_mg[1] = lsm6dsv320x_from_fs2_to_mg(data_raw_motion[1]);
      acceleration_mg[2] = lsm6dsv320x_from_fs2_to_mg(data_raw_motion[2]);

      lowg_xl_sum[0] += acceleration_mg[0];
      lowg_xl_sum[1] += acceleration_mg[1];
      lowg_xl_sum[2] += acceleration_mg[2];
      lowg_xl_cnt++;
    }

    if (drdy.drdy_hgxl) {
      /* Read acceleration field data */
      memset(data_raw_motion, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lsm6dsv320x_hg_acceleration_raw_get(&dev_ctx, data_raw_motion);
      acceleration_mg[0] = lsm6dsv320x_from_fs256_to_mg(data_raw_motion[0]);
      acceleration_mg[1] = lsm6dsv320x_from_fs256_to_mg(data_raw_motion[1]);
      acceleration_mg[2] = lsm6dsv320x_from_fs256_to_mg(data_raw_motion[2]);

      hg_xl_sum[0] += acceleration_mg[0];
      hg_xl_sum[1] += acceleration_mg[1];
      hg_xl_sum[2] += acceleration_mg[2];
      hg_xl_cnt++;
    }

    /* Read output only if new xl value is available */
    if (drdy.drdy_gy) {
      /* Read angular rate field data */
      memset(data_raw_motion, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lsm6dsv320x_angular_rate_raw_get(&dev_ctx, data_raw_motion);
      angular_rate_mdps[0] = lsm6dsv320x_from_fs2000_to_mdps(data_raw_motion[0]);
      angular_rate_mdps[1] = lsm6dsv320x_from_fs2000_to_mdps(data_raw_motion[1]);
      angular_rate_mdps[2] = lsm6dsv320x_from_fs2000_to_mdps(data_raw_motion[2]);

      gyro_sum[0] += angular_rate_mdps[0];
      gyro_sum[1] += angular_rate_mdps[1];
      gyro_sum[2] += angular_rate_mdps[2];
      gyro_cnt++;
    }

    if (drdy.drdy_temp) {
      /* Read temperature data */
      memset(&data_raw_temperature, 0x00, sizeof(int16_t));
      lsm6dsv320x_temperature_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_temperature);
      temperature_degC = lsm6dsv320x_from_lsb_to_celsius(data_raw_temperature);
      temp_sum += temperature_degC;
      temp_cnt++;
    }

    if (lowg_xl_cnt >= CNT_FOR_OUTPUT) {
      /* print avg low-g xl data */
      acceleration_mg[0] = lowg_xl_sum[0] / lowg_xl_cnt;
      acceleration_mg[1] = lowg_xl_sum[1] / lowg_xl_cnt;
      acceleration_mg[2] = lowg_xl_sum[2] / lowg_xl_cnt;

      printf("lg xl (avg of %d samples) [mg]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
              lowg_xl_cnt, acceleration_mg[0], acceleration_mg[1], acceleration_mg[2]);
      lowg_xl_sum[0] = lowg_xl_sum[1] = lowg_xl_sum[2] = 0.0;
      lowg_xl_cnt = 0;

      /* print avg high-g xl data */
      acceleration_mg[0] = hg_xl_sum[0] / hg_xl_cnt;
      acceleration_mg[1] = hg_xl_sum[1] / hg_xl_cnt;
      acceleration_mg[2] = hg_xl_sum[2] / hg_xl_cnt;

      printf("hg xl (avg of %d samples) [mg]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
              hg_xl_cnt, acceleration_mg[0], acceleration_mg[1], acceleration_mg[2]);
      hg_xl_sum[0] = hg_xl_sum[1] = hg_xl_sum[2] = 0.0;
      hg_xl_cnt = 0;

      /* print avg gyro data */
      angular_rate_mdps[0] = gyro_sum[0] / gyro_cnt;
      angular_rate_mdps[1] = gyro_sum[1] / gyro_cnt;
      angular_rate_mdps[2] = gyro_sum[2] / gyro_cnt;

      printf("gyro (avg of %d samples) [mdps]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
              gyro_cnt, angular_rate_mdps[0], angular_rate_mdps[1], angular_rate_mdps[2]);
      gyro_sum[0] = gyro_sum[1] = gyro_sum[2] = 0.0;
      gyro_cnt = 0;

      /* print avg temperature data */
      temperature_degC = temp_sum / temp_cnt;
      printf("Temperature (avg of %d samples) [degC]:%6.2frnrn",
              temp_cnt, temperature_degC);
      temp_cnt = 0;
      temp_sum = 0.0;
   }		
		
		
		
    /* USER CODE END WHILE */

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

演示

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